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FEA(有限元分析)软件

2015-08-27 22:03:15   来源:

上海全新(T-solutions)总部在上海,是达索系统CATIA授权经销商。专注于达索系统建筑与市政工程行业、汽车、能源行业的行业解决方案和产品实施、二次开发和软件销售。

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有限元分析(FEA)是指在虚拟环境中对产品及系统进行建模、找到并解决潜在(或已有)结构或性能问题的一种工具。有限元分析是有限元方法(FEM)的实际应用,供工程师与科学家以数学方式建模,并以数字方式解决非常复杂的结构、流体和及多物理场问题。有限元分析软件可用于很多行业;而最为常见的应用,则是航空工业、生物力学以及汽车行业。

有限元(FE)模型由一组称为“节点”的点组成,这些点构成设计的形状。将这些节点相连,形成有限单元。它们形成有限元网格,并包含含有模型的材料及结构属性。这些定义了模型对特定条件的响应。由于特定区域预期的应力变化程度不同,因此整个结构不同位置的有限元网格密度可能也不同。应力变化大的区域,其网格密度通常高于应力变化小、甚至没有变化的地区。这些区域包括:已测试材料的断裂点、圆角、拐角、复杂细节以及高应力区域。

可用一维(维梁一)、二维(二维壳体)或三维(三维实体)单元来创建有限元模型。通过使用梁和壳体、而不使用实体单元,可以用更少的节点创建模型并保持准确性。每个建模方法都需要定义不同的属性,比如:

横截面积

惯性矩

扭转常数

板厚

弯曲刚性

横向剪切


在有限元分析中仿真实际工作环境的影响时,可以向有限元模型施加不同类型的荷载,包括:

节点荷载:力、力矩、位移、速率、加速度、温度及热流量

单元荷载:分布荷载、压力、温度及热流量

加速体荷载(重力)


分析的类型包括:

线性静力学:通过施加静态荷载与进行线性分析

非线性静力学与动力学:接触效应(模型的一部分与另一部分接触)、非线性材料(塑性、弹性等)以及大位移(应变超出限制线性分析方法使用的小位移理论)

模态:振动的自然频率

动力响应:随时间与频率变化而变化的荷载或运动

屈曲:使结构变得不稳定的临界荷载

热传递:传导、辐射与相变


解算器计算得到的典型结果包括:

节点位移、速率及加速度

单元力、应变与应力


有限元分析带来的收益

有限元分析可用于新产品设计或改进现有产品设计,在制造之前确保设计性能符合规格要求。通过有限元分析,您能够:

预测并提高产品性能及可靠性

减少物理样机与测试

评估不同的设计与材料

优化设计,减少材料使用


MSC Nastran的是世界上使用最广泛的有限元分析(FEA)求解器。当涉及到模拟压力,动力,还是现实世界的震动以及复杂的系统时,MSC Nastran仍然是目前世界上最好的和最值得信赖的软件。今天,有限元求解器是可靠和准确的,足以通过FAA和其他监管机构的认证,所以零件到复杂装配的制造商都选择了有限元求解器。

负责仿真原型制造的工程师和分析师面临着巨大的挑战,他们需要尽可能快的产生结果,从而能够影响决策制定,并且结果要足够准确,从而能够让他们的公司和管理者有信心用仿真取代物理样机。在当今世界,没有人有时间或预算花费在评价其有限元分析软件的准确性上,所以必须知道它是正确的。

MSC Nastran是建立在由美国国家航空和航天管理局的科学家和研究人员所做的工作基础上的,是值得信赖的设计,并且用在每个行业的关键任务系统。几乎每一个航天器,飞机,以及在过去40年来设计的车辆都通过使用MSC Nastran进行了分析。近年来,我们已经将了CAE最优秀的科学家投入到MSC Nastran中,以扩大其力量和效率,从而确保了它能够在目前持续维持世界最好的,最值得信赖的,最广泛使用的有限元软件的地位。新的模块化打包让您只得到您需要的部分,这使得您比以往拥有Nastran所花费的费用要少。