De Eindige Elementen Methode (EEM) is een computationele techniek die wordt gebruikt om te voorspellen hoe een object zal reageren op externe krachten, trillingen, warmte, vloeistofstromingen en andere fysieke effecten. De eindige-elementenmethode verdeelt een component in een groot aantal eenvoudige elementen. Wiskundige vergelijkingen helpen het gedrag van elk element afzonderlijk te voorspellen. Wanneer je deze vergelijkingen van alle elementen samenvoegt, kan het gedrag van het volledige component voorspeld worden. Dit artikel beschrijft de best practices die toegeapst worden in de industrie om op een succesvolle manier een nauwkeurige eindige-elementenanalyse uit te voeren.
FEA Best Practices
Het naleven van onderstaande best practices kan helpen om ervoor te zorgen dat jouw eindige-elementenanalyse zo nauwkeurig en effectief mogelijk is, waardoor je geïnformeerde beslissingen kunt nemen op basis van de analyseresultaten.
1. Definieer het doel van de analyse
- Begrijp het probleem: Definieer duidelijk wat je wilt bereiken met de analyse (bijv. spanningsanalyse, thermische analyse, etc.).
- Specificeer de prestatiecriteria: Weet wat je moet vinden of optimaliseren (bijv. maximale verplaatsing, spanningsniveaus, temperatuurdistributie, etc.).
2. Vereenvoudig de geometrie
- Verwijder onnodige details: Vereenvoudig complexe modellen door kleine geometrische details die de analyse niet significant beïnvloeden te verwijderen, zoals kleine afrondingen en gaten.
- Gebruik symmetrie: Als het onderdeel of de samenstelling symmetrisch is, modelleer dan slechts een deel van het model om de benodigde rekenkracht te verminderen en om het inklmemmen van het model eenvoudiger te maken.
3. Kies het juiste elementtype
- Elementtype: Afhankelijk van het type analyse (structureel, thermisch, enz.), kies het geschikte elementtype (tetraëdrisch, hexaëdrisch, enz.).
- Elementgrootte en -kwaliteit: Kleinere elementen verhogen de nauwkeurigheid maar ook de rekentijd. Zorg ervoor dat de elementen van goede kwaliteit zijn om onnauwkeurige resultaten te vermijden.
4. Materiaaleigenschappen en randvoorwaarden
- Nauwkeurige materiaaleigenschappen: Zorg ervoor dat de materiaaleigenschappen (elasticiteitsmodulus, Poisson getal, thermische geleidbaarheid, enz.) nauwkeurig zijn.
- Realistische randvoorwaarden: Breng krachten, inklemmingen en interacties tussen onderdelen aan die de werkelijke situatie nauwkeurig nabootsen.
5. Mesh het model
- Meshverfijning: Voer een verfijning van de mesh uit in gebieden met hoge spanningsgradiënten of waar meer nauwkeurigheid nodig is.
- Meshconvergentiestudie: Voer een meshconvergentiestudie uit om ervoor te zorgen dat de resultaten onafhankelijk zijn van de meshgrootte.
6. Definieer zorgvuldig belastingen en inklemmingen
- Correcte toepassing van de belastingen: Zorg ervoor dat belastingen correct worden opgelegd en dat de werkelijke situatie zo goed als mogelijk wordt benaderd.
- Gebruik van inklemmmingen: Pas inklemmingen toe die de werkelijke situatie nauwkeurig weergeven zonder de flexibiliteit van het model onnodig hoog te beperken.
7. Solve en analyseer de resultaten
- Solverinstellingen: Kies geschikte solverinstellingen die een goede balans bieden tussen nauwkeurigheid en rekentijd.
- Interpretatie van de resultaten: Interpreteer de resultaten zorgvuldig, kijk naar spanningsconcentraties, verplaatsingspatronen en andere belangrijke indicatoren.
8. Validation and verification
- Valideer de resultaten: Indien mogelijk, vergelijk de EEM-resultaten met experimentele gegevens of analytische oplossingen om het rekenmodel te valideren.
- Sensitiviteitsanalyse: Voer sensitiviteitsanalyses uit om te begrijpen hoe veranderingen in input parameters de resultaten beïnvloeden.
9. Documentatie en rapportering
- Uitgebreide rapportage: Documenteer alle aspecten van de analyse, inclusief de aannames, randvoorwaarden, materiaaleigenschappen en de bekomen resultaten.
- Duidelijke communicatie: Zorg ervoor dat het rapport duidelijk en begrijpelijk is voor alle belanghebbenden en zorg voor een overzicht met de belangrijkste bevindingen en aanbevelingen.
10. Continue leren en verbeteren
- Leer van elke analyse: Gebruik de inzichten die zijn opgedaan uit elke analyse om toekomstige modellen en analyses te verbeteren.
- Blijf up-to-date: Blijf op de hoogte van de vooruitgang in EEM-softwaremogelijkheden, elementtechnologie en modelleringstechnieken.