Een beginnershandleiding voor eindige-elementenanalyse (FEA)

Eindige-elementenanalyse, ook bekend als FEA, is de virtuele simulatie van een fysieke component met behulp van een wiskundige techniek die de eindige-elementenmethode (FEM) wordt genoemd. De wortels van FEA gaan terug tot de zestiende eeuw, en het eerste echte gebruik van FEA dateert uit het werk van Schellback in 1851. De volgende honderd jaar werd FEA voornamelijk gebruikt door wiskundigen en andere geleerden. Met de vooruitgang van digitale computers begonnen de echte ontwikkelingen van FEA op te duiken in de automobiel-, ruimtevaart- en civiele techniek.

FEA kan nu meer gebruikers bereiken dan ooit. De huidige software voor eindige-elementenanalyse is intuïtief in gebruik, toegankelijk via elektronische apparaten en ongelooflijk snel en krachtig. Lees verder om meer te weten te komen over wat FEA is en hoe het werkt.

Wat is eindige-elementenanalyse?

FEA is het proces van het creëren van een digitale simulatie van een product dat binnenkort werkelijkheid wordt. Waar je voor eindige-elementenanalyse vroeger potlood op papier moest zetten, vindt FEA tegenwoordig plaats in de virtuele omgeving van een computerprogramma. FEA computergebaseerde software kan complexe geometrieën en componenten virtueel modelleren, waardoor wetenschappers en ingenieurs beter kunnen voorspellen hoe deze producten in het echte leven zullen presteren.

Tijdens het ontwerp- en fabricageproces kan FEA u helpen de fysieke eigenschappen van een onderdeel te begrijpen - zoals de slagvastheid, thermische elementen en tijdelijke dynamiek - om de sterkte, beweging en ander gedrag te voorspellen. FEA kan zich ook de kenmerken van een bepaald materiaal voorstellen onder specifieke omstandigheden zoals doorbuiging, trillingen en andere stressoren. Door deze voorspellingen stelt FEA u in staat potentiële prestatieproblemen te identificeren en oplossingen te vinden voordat het onderdeel wordt gemaakt.

Er zijn verschillende soorten eindige-elementenanalyse, waaronder:

• Thermische technische analyse :Bepaal hoe temperatuurvariaties de prestaties van onderdelen beïnvloeden
• Vloeiende dynamische berekeningen :Begrijp de structurele impact van de dichtheid van een vloeistof, een eigenschap die vooral belangrijk is in de olie- en gasindustrie
• Technische seismische berekeningen :Voorspel de prestaties van onderdelen onder verschillende grondtrillingen en frequenties
• Modale analyse :anticiperen op hoe externe geforceerde trillingen, zoals wind of rijsnelheid, de prestaties van onderdelen beïnvloeden
• Lineaire statische analyse :lineaire proporties van een kleinschalig model toepassen op de volledige structuur om te anticiperen op scenario's

Hoe werkt eindige-elementenanalyse?

Eindige-elementenanalyse is een ongelooflijk wiskundig proces, dus we zullen het in lekentaal uitleggen. Simpel gezegd, FEA splitst een complexe structuur op in kleinere en beter hanteerbare porties. Als je de structuur in kleinere secties opsplitst, krijg je meer kennis van hoe de grotere structuur zal reageren op stressoren.

De eerste stap van het FEA-proces is het bepalen van de plaatsing van knooppunten op de structuur, dit zijn enkele punten op een 2D- of 3D-weergave van uw ontwerp. Nadat u uw knooppunten of knooppunten hebt geselecteerd, verbindt u ze door er lijnen tussen te tekenen. Hierdoor ontstaat een maasstructuur die de uiteindelijke vorm van het ontwerp vormt. De gebieden omsloten door de mesh bevatten een verzameling eindige elementen, waar de naam "eindige elementenanalyse" vandaan komt.

Door de kleine secties aan te pakken waaruit het netwerk van uw structuur bestaat, kunt u nauwkeuriger bepalen hoe de hele structuur in bepaalde omstandigheden zal werken. Houd er rekening mee dat hoe dichter uw mesh-structuur is, hoe nauwkeuriger uw resultaten zullen zijn, maar uw berekeningen zullen in complexiteit toenemen naarmate u knooppunten toevoegt.

Hoe wordt eindige-elementenanalyse gebruikt in de productie?

Bij de productie wordt FEA gebruikt om de mogelijke reacties van een component op externe en interne fysieke stressoren te bepalen. Eindige-elementenanalysesoftware is gebouwd om rekening te houden met geometrie, materiaal, omgeving en andere factoren bij het virtueel testen van uw FEA-simulatie. Hierdoor kunt u voorspellen hoe een onderdeel zal presteren onder verwachte en onverwachte omstandigheden.

Omdat FEA in een virtuele wereld bestaat, kan het het prototypingproces aanzienlijk stroomlijnen. In plaats van prototype na prototype te moeten bouwen, stelt FEA u in staat om een ​​component gemakkelijk vele malen te testen en tussen iteraties wijzigingen door te voeren. Dit bespaart u tijd, middelen, kosten en moeite bij het ontwerpen van een component. FEA-software is ontworpen om zo realistisch mogelijk te zijn, waardoor deze krachtige programma's nauwkeurig kunnen anticiperen op de prestaties van onderdelen.

Snelle virtuele prototyping ondersteund door FEA is vooral belangrijk in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Omdat lucht- en ruimtevaartcomponenten de extreme stress van de ruimte moeten overleven - zoals luchtdruk, traagheid, impactkrachten en superhoge hitte - is het van cruciaal belang dat ze zeer strikte productierichtlijnen volgen. Met FEA kunt u nauwkeurig anticiperen hoe een onderdeel zal reageren op deze extreme omstandigheden. FEA kan ook jaren of zelfs decennia van gebruik voorspellen, een handig hulpmiddel voor ruimtevaartcomponenten die jarenlang in een baan om de aarde kunnen blijven.

Tijdens het hele productieproces stelt FEA u in staat om tijd en geld te besparen, energie- en materiaalverspilling te verminderen en directe en nauwkeurige feedback te verzamelen over hoe fysieke belasting uw onderdeel kan beïnvloeden. Over het algemeen draagt ​​FEA bij aan een snellere, minder intensieve ontwerpcyclus met verhoogde productiviteit.

Einige elementenanalyse met Fast Radius

Eindige-elementenanalyse is een gespecialiseerd vakgebied. Bij Fast Radius hebben we experts in huis die FEA zullen gebruiken om uw onderdeelontwerpen te optimaliseren. Door gebruik te maken van nauwkeurige eindige-elementenanalyse, kan ons team u helpen uw onderdelen te verbeteren en uw productieruns te perfectioneren. Neem vandaag nog contact met ons op om aan de slag te gaan met FEA.

Voor meer manieren om de waarde te maximaliseren en het ontwerp van onderdelen te optimaliseren, kunt u een kijkje nemen in het Fast Radius-resourcecentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?