请教如何看待有限元分析的结果。

66778899

比如说，分析后得到结构中的某点的应力值最大，它的分析的数值为25000000MPa,而这种材料实际的极限应力值为2600000MPa,分析什小于实际极限值，这就可以说明这个结构没有问题吗？而如果用一般的设计理论，要有个安全系数。比如是1.5，如果这样，这个结构就不合格了。是不是分析后的数据只要小于极限值就合格呢？还是要加上安全系数呢？还是有其它的方法来判断呢？
此问题是学有限元的基本问题（我认为的），如果此问题解决不了，有限元分析又有什么意义？
。     
                          请版主和朋友们出手，解答一下。
                                                 谢谢！！！
                                                                           

[ 本帖最后由 66778899 于 2008-9-14 08:50 编辑 ]

inout

老兄怎么总是抓住安全系数不放？你可以看一下安全系数的概念！机械设计里面的一个常识。

如果不是搞理论研究的话，有限元分析只不过是一个计算工具而已，是为了解决某个具体问题。
比如搞机械设计，有传统的一套流程，里面会有安全系数的概念。但是传统的经验公式往往不一定准确，也费时费力。
有限元分析只不过使传统的机械设计更高效更准确。

你要解决什么问题，能否用有限元软件实现，这是你首先要明白的。

现在的CAD,CAM,CAE不都是这个原理？（有限元软件是CAE的一个不可缺少的部分）

[ 本帖最后由 inout 于 2008-9-16 20:31 编辑 ]

66778899

说明一下，我说的极限应力值，也许是线弹性极限应力值，也许是，我记不起来了那个名字，比线弹性应力值高的那个。也打不出来了。

inout

老兄！这是机械设计或者材料力学的基本知识！
失效有如下几种：
强度失效、刚度失效、屈曲失效、疲劳失效、蠕变失效、松弛失效。
强度失效又有屈服和断裂。
屈服准则有：
最大切应力准则
形状改变比能准则
断裂准则有：
无裂纹体的断裂准则—最大拉应力准则
带裂纹体的断裂准则

欲知详情，看一本书就行了。

66778899

楼上的朋友，你好；你的材料力学楖念很清晰。向你学习。
我学过材料力学和理论力学。但是也许是当时课程的原因，对失效这方面讲的不多；也许是毕业时间太长了，忘记了。看来要补习一下了。
但是重要的一点我认为你并没有讲清楚。比如强度失效，以屈服强度失效为例。假定实际应用的材料屈服极限值为27000000MPa,有限元计算出点某最大强度应力值为2600000MPa，是不是认为这个结构是可行的呢？还用不用乘以安全系数呢？假如安全系数是1.3-2，那么这个结构就是不合格的。
     单纯从材料力学上看，此结构并没有失效，是安全的。但是从机械设计角度出发，这个结构安全吗？也就是说我们怎样利用有限元分析的结果呢？一个实际的工程，我们可以建模，加载边界条件，加载载荷，分析出结果。但是到此一步我们的任务就完成了吗？我认为没有，我们还要给出建设性的意见，其中最基本的就是现在这个设计方案到底是不是安全的。
望朋友们参与回复。              
谢谢！！

[ 本帖最后由 66778899 于 2008-9-13 19:02 编辑 ]

66778899

up  up   up

peakliu2002

楼上诸位讨论的好。我认为，通过CAE-结构分析软件的模拟，确实能在设计阶段给工程师以直观的建议，帮助进行相关的优化设计分析。由于模型经过了一定的假设和简化（如圣维南原理、小变形），具有一定的使用条件，与实验数据（也有误差）存在一定的偏差，还有不同层次合理的经验，因此有必要引入一个系数/因子来进一步提高设计的可靠性。如果有丰富的实验数据和经验作支撑，这个系数可以小一点（小多少还需实践验证）。如果在分析时考虑了材料、加工、应用等环节的偶然性，并具备详细的统计数据，则可以进行产品的可靠性优化设计分析。我认为这时就可以。。。一家之言，仅供参考。

66778899

回6楼，
6楼的意思是分析后，依然要加上一个安全系数，这个安全系数是由机械设计方面给出的，
   那么从有限元分析到加安全系数是不是有限元分析的普遍原则呢？是不是所以的有限元分析后都加安全系数呢？
               谢谢！！

herryweiwei

原帖由 66778899 于 2008-9-15 15:37 发表
回6楼，
6楼的意思是分析后，依然要加上一个安全系数，这个安全系数是由机械设计方面给出的，
   那么从有限元分析到加安全系数是不是有限元分析的普遍原则呢？是不是所以的有限元分析后都加安全系数呢？
        ...

加不加安全系数取决于分析的类别，如强度分析是必须的。
举个例子，发动机中由于工况的不同，连杆曲轴的强度是否满足工程需要是需要将模拟结果乘以安全（使用）系数再跟极限值做比较的。而对于性能的一些参数，如气门的运动、进排气的量、功率等不需要乘以系数，其精度取决于你的模拟方式方法。
个人愚见，仅供参考。

66778899

谢谢！！！！

yuanweian

有限元的作用并不仅仅是计算最大应力、最大应变，然后套个强度理论，这只是初级的有限元，基本上没有什么实用价值。因为，如果你真的要校核结构的强度，并且得到近似真实的结果，那么，请考虑以下因素：非线性(材料、结构、边界)、瞬态效应或动态效应、应力集中系数、疲劳、材料热处理和表面处理对性能的影响......如果这样的话，不如去做个真实的测试更准、更有说服力（实践是检验真理的唯一标准）。
我觉得，通过有限元计算，来调整目标性能，这才是有限元更有意义的一个应用。
当然，还会有其他的应用方法，各个行业会有不同。

[ 本帖最后由 yuanweian 于 2008-9-16 12:41 编辑 ]

66778899

谢谢楼上的朋友，我现在正处在一个低水平上，和我一样的人也有。关键的就是你所说的，我们只考虑了线性。而没有考虑非线性。你能不能仔细地讲一讲在有限元中如何处理非线性呢？在什么情况下做为线性处理？在什么情况下做为非线性处理？非线性处理还需要安全系数吗？还有热处理在有限元中是如何分析的？也请说一说。
           谢谢！！

liumech

极限应力值为2600000MPa???   MPa??? I never heard this kind of material.

[ 本帖最后由 liumech 于 2008-9-16 20:45 编辑 ]

66778899

原帖由 liumech 于 2008-9-16 20:42 发表
极限应力值为2600000MPa???   MPa??? I never heard this kind of material.

数值和单位是随便给的，关键的是想说明问题。

liumech

对多数有经验的工程师来说，CAE对设计最大的意义是看有多大设计改进。 对校核的意义是要根据你的行业的标准和有多少工程实验数据。

没有工程实验数据做支持的FEA校核一般我是不相信的。

还有，我认为这句话有问题: "纯从材料力学上看，此结构并没有失效，是安全的。但是从机械设计角度出发，这个结构安全吗"

66778899

原帖由 liumech 于 2008-9-17 01:33 发表
对多数有经验的工程师来说，CAE对设计最大的意义是看有多大设计改进。 对校核的意义是要根据你的行业的标准和有多少工程实验数据。

没有工程实验数据做支持的FEA校核一般我是不相信的。

还有，我认为这句话有问 ...

你所说的工程实验数据是什么？
                谢谢！！

leiting1891

我估计楼主的意思是为什么需要安全系数的问题，为什么需要安全系数呢？这就需要用到概率统计知识！我们知道如果试验结果的材料屈服强度应力值为50MPa。那么是不是100%的使用该材料的结构的屈服应力值都是50MPa呢？显然不是的，有的国家国家标准或者协会标准定义的50%，有的定义的是95%（2sigma水平？）。所以这个时候为了使设计的结构减少不合格率，就需要加一个安全系数来提高合格率。而且这仅仅是对塑性材料的安全系数的设定。如果是脆性材料，材料力学参数的标准差可能更大，所以有的更需要提高安全系数来确保合格率。事实上在欧洲和日本的设计标准中，他们对塑性材料常常使用安全系数为1来进行设计，这个时候允许结构局部塑性变形，只要结构不会因此发生大的崩溃、屈曲、垮塌就可以了。日本标准在这方面做得更绝基本都取1。考虑小幅动载荷影响时也最多取安全系数1.1。欧洲标准有时还会取1.15。当然取了安全系数，就会应该按照安全系数执行，如果材料许用应力值110MPa，计算结果101MPa，安全系数1.1，那么结构设计不合理，力学性能的指标不符合标准，这个时候的产品不合率会升高。当然也看贵公司的态度，如果公司能够认可这种设计情况下的废品率，那你的设计仍被认可。当然计算的准确性问题，是需要试验来互相校核的，而试验如果仅仅是单件试验也是不完全可信的（在统计学中这只叫个例，不叫抽样，抽样需要两件以上的试验）。
末了，说一句话，我们生活在一个不确定世界，但是有很多东西还是符合概率统计抽样的。:(:(:(:(:(:(

[ 本帖最后由 leiting1891 于 2008-9-17 11:51 编辑 ]

66778899

感谢楼上的朋友，真的是长见识了。
             谢谢！！

xiandan1111

原帖由 66778899 于 2008-9-17 07:47 发表

你所说的工程实验数据是什么？
                谢谢！！

我觉得有限元的分析结果是以大量的工程实验数据为基础的，如果前期没有完善的工程数据，单单靠有限元分析是无法完成的，顶多也就计算一些最简单的问题。现在有限元分析过程中的假设、模拟、仿真都是建立在前人很多试验数据的基础上的，这样分析出来的结果才会有一定的参考价值。当然由于有限元方法的出现，加之目前有限元应用软件的大规模应用，对于很多的工程实际问题还是很有帮助的，比单纯的依靠试验会节省大量的时间、人力和物力，正因为如此，有限元分析方法才会如此的受欢迎。一家之言，

66778899

原帖由 xiandan1111 于 2008-9-18 19:44 发表

我觉得有限元的分析结果是以大量的工程实验数据为基础的，如果前期没有完善的工程数据，单单靠有限元分析是无法完成的，顶多也就计算一些最简单的问题。现在有限元分析过程中的假设、模拟、仿真都是建立在前人很多 ...

你的意思是想说有限元己经过实践的检验，所过今天我们才可以放心地应用有限元这个工具了。对吧。