仿真分析誤差來源清單

2017-08-06 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1、建模錯誤:它是指一個物理系統(tǒng)的區(qū)別及其數(shù)學模型。它應該保持在一個可接受的程度。否則,需要修正的數(shù)學模型。通常,簡化了數(shù)學模型。在模型中,例如,可能小洞和其他幾何結構中的違規(guī)行為被忽視;載荷簡化;邊界條件理想化,治療一個組件作為剛性較大的剛度。通常一個二維問題研究,忽視其三維特征;執(zhí)行靜態(tài)分析,忽略了動態(tài)特性。

2、離散化誤差:自由度的數(shù)學模型有無數(shù),但有限的自由度用于有限元分析。有限元的解決方案是影響模型中元素的個數(shù),每個節(jié)點的自由度,數(shù)值積分規(guī)則,等。實際上,這種錯誤已經在第一部分的最后一章討論。

3、截斷誤差和舍入誤差:它指損失的信息由于截斷或舍入的數(shù)字來適應一個有限的計算機字長。

4、累積誤差:這種錯誤出現(xiàn)在全球方程解決多次非線性或動態(tài)問題。術語數(shù)值誤差的綜合結果截斷或舍入誤差和累積誤差。

5、有限元的誤差比較重要的例如:
1)有限元的形函數(shù)不能包括所有的變形方式,比如線性單元,通常剛度偏大,尤其是三角形單元,這也是題中所謂的位移下限性的來源。
2)單元形狀不良,造成單元的變換矩陣接近奇異,帶入數(shù)值計算誤差。
當然有限元的位移并不是總是下限性,與本構方程和計算項目有關系。

6、有限元計算:曲軸承受的彎矩對軸頸油孔處的應力集中影響比較好的計算結果,誤差可以保證在10%以內。

7、整體來說,有限元數(shù)值方法的會比那些用經驗公式或者近似理論公式計算出來的更加準確。

但是在有限元大方法下,很多細節(jié)不一樣,求解出的結果都是不一樣的。

比如你選用的刻畫邊坡巖土的材料強度剛度模型不同,結果就不一樣。同樣的材料模型,材料參數(shù)不同,結果也不一樣。這里面包含了材料模型的誤差和材料參數(shù)的誤差兩個部分。這兩個因素就足以使得有限元分析與真實情況誤差在百分之幾十了。

此外摩擦模型也是很重要的,摩擦模型本身的誤差和摩擦系數(shù)的誤差同樣會使你的分析結果誤差百分之幾十。

材料失效又是一個現(xiàn)在還沒有完全解決的力學問題,到底怎么刻畫材料的失效狀態(tài)和失效條件,各家有各家的說法。不同的材料不同的環(huán)境條件都不一樣。所以失效模型和失效參數(shù)的誤差也是一個很要緊的因素。

綜合看來,有限元數(shù)值方法,考慮到的問題細節(jié)總是比近似理論推導考慮到的問題細節(jié)多的,更接近真實情況。但是目前的分析手段受到材料和摩擦兩大難點限制,都不可能非常接近真實情況。如果你的方法對一系列的問題,都能做出百分之幾十以內的誤差,那就很不錯了。我想就算你找個院士來,也沒法硬性的回答你到底那個方法就是最權威的,本來就是不同方法可能更適用不同問題。

真正工程應用往往都會考慮計算模型的誤差,所以算出的結果總會乘以一些保守系數(shù)來用的。就好比你算出的極限強度可能是200MPa,到工程上,可能直接乘以0.5,按照100MPa許用強度來設計,以保證安全。

8、在以位移模式作為基本未知量的位移有限元解中,為什么應力解的精度要比位移解的低的原因是:因為應力的求解,要把位移結果做一下微分,得到應變,再乘以剛度矩陣得到應力。所以,這個微分的過程,就導致應力的精度比位移精度要低一些。

9、如果一個實物模型與有限元模型相似,受力后測量出的位移、應力與有限元計算結果是否相同(忽略誤差)?答案是不同,因為有限元只是近似解法,只考慮實際狀態(tài)中的主要因素,所以即使拋開計算誤差,也不可能可實物模型完全相同。

10、有限元分析時,一定要要去除筋板那些部分嗎?答案是錯誤的,有去除筋板結構的時候,通常是兩種情況:一是筋板對結構變形或應力等需要結果影響不大,這時候可以合理地去除而對結構沒有多大影響;二是分析人員沒能夠考慮到這些筋板的作用而作的不得已的簡化,當然此時計算結果可能有一定或較大的誤差。

11、網(wǎng)格細分的時候為什么不能出現(xiàn)過大的細長比?過大的細長比會引起什么問題?

答:細長比過大會造成較大誤差,如果單元的細長比過大,在構建方程的時候剛度矩陣會變的復雜,計算量變大,計算機計算是有精度設置的,到小數(shù)點后多少位就要四舍五入,如果計算的次數(shù)多,四舍五入的次數(shù)也曾多,精度自然就下降了。

12、用ansys進行熱仿真的時候,出現(xiàn)某個節(jié)點的溫度值超過極限是什么原因?

答:如果只超過一點點的話,是因為有限元數(shù)值計算的離散誤差造成的,就比如你對于一根桿兩端各加方向相反的大小相同的力,理論上合力應該為零,實際上不可能為零,道理是一樣的,都是因為有限元的離散誤差造成的。

13、ansys接觸分析時如何減小滲透,剛度因子已經到1了怎么還是有滲透?

答:滲透最大值只要小于接觸變形的10%就可以了。機械的計算結果和有限元計算結果誤差5%左右。

14、優(yōu)化網(wǎng)格工具為什么點一下會有很多的網(wǎng)格?

仿真分析誤差來源清單ansys仿真分析圖片1

直接網(wǎng)格化就OK了。

ANSYS或者Solidworks 都是可以實現(xiàn)的。

在數(shù)學中,有限元法(FEM,Finite Element Method)是一種為求解偏微分方程邊值問題近似解的數(shù)值技術。求解時對整個問題區(qū)域進行分解,每個子區(qū)域都成為簡單的部分,這種簡單部分就稱作有限元。它通過變分方法,使得誤差函數(shù)達到最小值并產生穩(wěn)定解。類比于連接多段微小直線逼近圓的思想,有限元法包含了一切可能的方法,這些方法將許多被稱為有限元的小區(qū)域上的簡單方程聯(lián)系起來,并用其去估計更大區(qū)域上的復雜方程。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成,對每一單元假定一個合適的(較簡單的)近似解,然后推導求解這個域總的滿足條件(如結構的平衡條件),從而得到問題的解。這個解不是準確解,而是近似解,因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準確解,而有限元不僅計算精度高,而且能適應各種復雜形狀,因而成為行之有效的工程分析手段。

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