CAE分析时应注意的问题.pdfVIP

[分享]如何成为一个合格的分析工程师 mit 的例子 在产品设计过程中能够充分考虑到多种因素，可以使设计出的产品更加可靠和具有市 场竞争力。但是在传统的机械结构设计中，工程师所依靠的常常是设计规范和设计经验。对 于常见结构，传统的设计可以保证结构的安全性，不能保证设计的最优性，不利于结构设计 的经济性。对于复杂的结构，这样的设计甚至连使用的可靠性都无法合理的考虑。 这样的 背景下，计算机辅助分析开始 机械结构设计中发挥出越来越重要的作用。作为现代数值模 拟方法 工程领域的应用，计算机辅助分析可以 设计阶段对结构进行校核、优化，使工程 师在产品未生产之前就对设计的经济性、安全性有所认识。 各种CAE 的工具中，有限元方法是相对较 成熟的，也是在工业领域应用最广的。 在有限元天地中，将介绍有限元分析的相关理论和学习有限元程序的经验。由于本人专业所 限，有限元分析天地中所指分析将特指结构分析。 本文中我将谈谈如何成 一个合格的有限元分析工程师。作 一个合格的有限元分 析工程师，至少应该具备以下三个方面的技能和经验： 坚实的理论基础，包括力学理论（对于结构有限元分析工程师）和有限元理论 必要的程序使用经验，对常用的商业有限元分析程序能够熟练应用 工程实践的经验，对于不同的工程问题能够准确的做出判断和确定分析方案 在这三个方面中，比较容易解决的是程序使用，通常盗 软件和程序教程是很容易获 得的，一般通过一些练习题就可以很快掌握程序的使用。所以，有很多初学者在用几个练习 题熟悉了一个或几个程序以后就以 自己可以做一个分析工程师了，这是极端错误的。 练习题与工程分析的差别 于， 做练习题的时候，拿到手边的已经是简化好的模型 了，结构已经简化好了，分析类型已经设定，边界条件和载荷条件已经确定，计算完成后， 能够看到和教材上一致的结果就算是完成了。在这个过程中，学习者只学到了程序如何使用， 这个过程，不用说大学生，高中生都可以完成。 做工程分析的时候，情况就完全不同了，没有人给你指定模型的简化、分析类型，边界条 件，在计算完成后，还需要对结果进行分析和评价。在这个过程中，程序的使用变成了整个 分析过程中的技术性最低的一个环节。一个完整的工程分析的流程是怎样的呢？ 首先是问题的提出，在工业实践中，提出问题的部门通常是设计部门或生产部门，设 计部门会提出要求对某一设计进行某一方面的验证或优化，生产部门会提出对在产品生产或 使用过程中出现的缺陷或问题进行分析和解决。通常情况下，由于分工的不同，设计或生产 的工程师对于有限元分析是没有经验的，他们提出的问题是模糊的，例如说，设计工程师会 问， 某种情况下，我的设计安全吗？生产工程师会问， 什么这个产品会坏呢？ 然后是问题的分析，这个过程是需要结构分析工程师与设计工程师或生产工程师共同 完成的。接到设计工程师和生产工程师提出的问题时，先对问题做一个初步的判断，是什么 样类型的问题，然后对问题进行调查，做出是否需要进行下一步的有限元分析。 接下来，如果决定要进行有限元分析，就需要更仔细的分析了，需要决定以下几个问题：分 析目的和分析规模，结构简化与计算规模，边界条件和载荷条件，建立模型的方式，计算结 果的分析方法。等这几个问题决定后，就可以开始计算了。 在计算结束以后，就需要对结果进行可信度的评价，即要确定计算结果是所设定问题 的正确模拟，获得了和实际问题足够近似的结果。 此基础上，才能按照预先定好的结果分 析方法对结果进行分析。根据分析的结论，才最终向设计和生产部门提供可靠的建议和意见。 上面是粗略的介绍了工程有限元结构分析的一个基本的流程。从这个流程中，利用程序处理 一个设定好的问题只是其中的一个步骤。那么在这个流程对前面提到的三个方面的技能和经 验是如何体现出来的？ 整个流程中应该注意一些什么关键问题呢？ 工程有限元（结构）分析的基本流程： 对问题进行初步分析（决定是否进行有限元分析）-详细分析（对分析进行计划）- 进 行有限元分析- 结果分析- 问题解决 接到设计部门和生产部门提出的问题时，工程判断（engineering j udgment ）非常 重要，要了解问题的状况，提出问题的目的，根据工程经验做出初步判断。并非所有接到的 问题都是需要进一步分析的，有限元分析也不一定是解决问题的最佳手段。 工程中，能够 用最少成本和最短时间解决问题的手段才是最佳的。要做出正确的初步判断，需要有通过解 决大量工程问题积累的经验，需要对常见问题的理论有清晰的解决思路，