Структурный анализ используется для определения сил, напряжений и деформаций, испытываемых конструкцией при различных нагрузках и условиях, и, таким образом, для обеспечения безопасности и эффективности зданий, мостов, башен и т.д. Однако в некоторых проектах проведение такого анализа становится сложным и трудным, особенно если речь идет о конструкциях неправильной формы, нелинейных материалах или циклических динамических нагрузках.
Для решения этой проблемы используется так называемый «метод конечных элементов» (МКЭ) – численный метод для проведения анализа различных физических явлений. В этом методе анализируемая конструкция разбивается на простые геометрические элементы, такие как треугольники, четырехугольники или тетраэдры, которым присваиваются физические свойства. Затем эти элементы собираются для получения результатов по перемещениям, напряжениям и деформациям в узлах конструкции.
https://greengirt.com/introduction-to-finite-element-analysis/
Применение МКЭ позволяет решать глобальные системы уравнений и получать приближенные решения для конструкций со сложной геометрией и материалов со свойствами, которые трудно поддаются анализу. Кроме того, МКЭ обеспечивает гибкость, точность, эффективность и инновационность, позволяя обрабатывать конструкции любой формы, размера и материала, а также любого типа и направления нагружения.
Одним из главных преимуществ метода конечных элементов является его способность прогнозировать как локальное, так и глобальное поведение конструкции, включая нелинейные и динамические воздействия. В то же время он позволяет отказаться от физических испытаний, упростить рабочие допущения и сократить время анализа, а значит, и затраты.
В целом, благодаря МКЭ можно проводить параметрические исследования, анализ чувствительности, постановку экспериментов и, следовательно, оптимизировать проектирование новых и сложных конструкций.
Жан Карлос Сото, старший инженер-конструктор Отдела архитектуры Amusement Logic
