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有限元分析建模常识与重用技术的研究

发布于:2016-03-10 19:18
有限元分析

      有限元分析作为一种数值仿真技术在新产品开发或改型设计中得到了广泛的应用。其中有限元分析建模(几何模型的简化、网格划分、边界条件处理、模型检验等)大约占整个有限元分析过程工作量的80%,由于有限元分析模型中包含了大量的工程、力学、材料、试验等方面的专家常识和经验,因此,如何最大限度地重复利用这些常识和经验,是提高产品分析建模效率和质量的关键。本研究借助常识表示语言UG/KF,将产品有限元分析建模中的常识和专家经验归纳为相应的工程规则,并通过类的形式对这些工程常识规则进行表示,方便了对分析建模常识的组织和管理。一方面保证了对已有建模常识的重复利用,另一方面使得分析人员现有的分析建模常识能便于在将来得到重用。
      基于工程规则的有限元分析建模,就是以工程规则的形式将产品有限元分析建模中的各种常识和专家经验融入到产品有限元分析建模过程中,生成有限元分析模型及数据文件。这一过程可表示为FEA_Modeling:F=K(S)s,rule1,rule2,…,rulen式中:F为有限元分析模型及数据文件,K为产生分析模型及数据文件的推理机制,S为待分析产品结构,rule1,rule2,…,rulen为有限元分析建模中的各种工程规则。
      (1)几何模型简化
      尽管目前大型有限元分析App(如ANSYS、MSC/NASTRAN)都提供了与CADApp的接口,但在多数情况下,CAD几何模型往往不适合直接用于有限元分析,模型中有许多细节特征通常是分析中所不需要的,如小孔、圆角、浅槽或腔和凸台等,通常需分析人员对其进行特征简化、特征抑制及特征删除以生成抽象的有限元分析几何模型,另外,对于无偏载的对称构,可以运用对称性取其1/2或1/4部分进行分析。
      (2)有限元分析建模常识的KF表示对有限元分析建模常识,KF主要通过定义应用类实现对这些常识的表示。由于KF功能的限制,目前仅能对分析建模常识中几何模型简化、单元类型选择、单元网格划分、边界条件及载荷常识进行很好地描述,而对于不同单元间连接、计算方法及模型修正常识的描述还存在一定的难度,这有待于KF功能的进一步扩充。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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