SOLIDWORKS北京代理商——北京科卓产品经理带你剖析SOLIDWORKS Simulation与其他有限元分析软件的区别

目前市面上,主流的有限元分析软件有:ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等;还有一些集成在三维CAD中的有限元分析插件模块,如SOLIDWORKS中集成的SOLIDWORKS Simulation有限元分析软件等等。

设计者在面临众多同类软件选择时,常常会有一个相同的疑问:哪款有限元分析软件最准?

在回答这个问题之前,先让我们一起来了解一下有限元分析技术的原理。

首先,什么是有限元分析?

有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。利用简单而又相互作用的元素(即单元),就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。

在数学上,有限元方法(Finite Element Method)是一种为偏微分方程的边界值问题寻找近似解的数值计算方法,既然是数值计算方法,所以是没有精确解的。它将一个区域分成简单的小单元,这些小单元称为有限元,并使用微积分的各种求解方法在最小误差函数下求解问题。类似于连接许多小段直线可以近似逼近一个圆一样,有限元法综合每个小单元的方程去近似逼近整个大范围内的方程域。

这个比喻我想大家都容易理解,通过无限个三角形去逼近一个圆形,由数学的极限可知,只要三角形足够多,误差就会趋向于0。而实际模型就是通过很多微小的实体或平面单元去逼近的,那么实际模型可以用无限个单元去逼近吗?

显然是不可能的(单元划分大小的选择会在后续详细讲解)。离散化以后,单元间是通过节点相连接的,这个连接节点是非常重要的。因为:

1.在计算机求解时,每个节点都是输入/输出源。

2.加载力会在相互连接的节点间传递。

如下图,每个单元都由相应的控制方程所诠释,而节点是沟通这些方程的媒介,有了节点,就能构造庞大的模型。

而一般的FEA分析流程如下: