非线性分析包含下列步骤:
1.建立模型2.基本方程的公式3.离散方程4.求解方程5.表述结果
第2项至第4项已在典型的有限元软件中实现,而分析者的工作体现在第1项和第5项。在过去的20年中,我们建模时建模注重提取反映力学性能的简化模型,要使这些简化模型能够与实际设备力学性能和行为一致。
现在,随着计算机软硬件的飞速发展,建立一个单一的详细的设计模型并用它来完成所有的分析未来可能会成为非常普遍的方法。这种模拟方式的好处在于:通过使用同一个横型进行所有这些分析,节省了大量的人工操作时间。
在不远的将来,有限元模分析可能会应用于压力容器设计或寿命预测等各个方面。计算机机时的节省和计算机速度的提高使得这一方式更加有效,然而,对刊特殊的分析,有限元软件的使用者还必须能够评估有限元模型的适用性和限制条件。
今天,力学方程式的推导和离散主要由商业软件来解决。然而,可能由于某些方法和软件应用得不合适,一位不理解软件基本内容的分析者会得到错误的结果。一位有资深的分析者必须清楚所产生误差的来源,如何检查这些误差和评价误差的量级,以及各种算法的限制和误差影响量。
求解离散方程也面临许多选择。不恰当的选择将导致冗长的计算时间消耗,从而使分析者在规定的时间内无法获得结果。为了建立一个合理的模型并选择最佳的求解方法,了解各种求解过程的优势和劣势以及所需要的大致计算机机时是非常必要的。
分析者最重要的任务是表述并评定结果。非线性分析对于许多参数常常是敏感的,这可能会让一个模拟得出大相径庭的结果,尽管程序可能也能走通。非线性固体可能经历非稳态,其对缺陷的反应可能是敏感的,它们的结果可能主要取决于材料的参数。分析者必须对于这些现象非常清醒,否则很有可能得到错误的分析结果。
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