有限元素建模的思考清單 Guideline for Construction of Finite Element Models

# 有限元素建模的思考清單 Guideline for Construction of Finite Element Models ###### tags: `Finite Element Analysis` `Computational Mechanics` `Solid Mechanics` 很多朋友剛開始學習有限元素分析時，面對套裝軟體複雜的介面，在建模時常常不知從何下手。故此，在動手前若能有個清單幫助自己先規劃好整體模型，再按照規劃流程逐步建模，會讓你的分析工作更有效率。每當建立一個新的模型時，我自己會用一份清單把模擬的問題範圍儘可能勾勒出來 (搭配一張模型簡圖，就像free body diagram那樣)，包括幾何尺寸、材料模型、接觸、統御方程式和數值方法等要件全部寫下。這樣可以幫助你將問題想得更完整，並且能先行檢視模擬模型的邊界條件和假設等條件是否合理。如果你是研究生，有這樣的一份清單紀錄在後續的論文撰寫階段會非常有用，在meeting時也能避免自己忘記重要的設定條件而被老闆釘在台上。如果你正在分析業界的產品，這種一般都是全尺寸建模的問題，在遇上複雜的組立件時往往會弄到眼花撩亂，有個思考清單可以幫助你用有系統的SOP縮短建模時間並避免疏漏。下面是我在做有限元素建模工作時的思考清單。個人擅長的有限元素軟體為Abaqus和LS-DYNA，對於使用其他軟體的朋友可能會覺得有些地方不太好直接代入，但掌握了基本精神後就可以針對特定軟體做出調整，建立一份你自己的清單格式。甚至是對於自幹solver程式碼的朋友，這種清單也可以幫助你檢視你寫的solver功能是否完整 (不過若是自己寫code，畫個流程圖輔助會更好)，這方面之後可以再談。 --- ## 1. CAD 模型幾何 (or coordinates of nodes if you use input file only, e.g. APDL in ANSYS) * Component 1 * Component 2 ## 2. Meshing 網格元素 * 2D/element type? * 3D/element type? ## 3. Materials 材料模型 * Material 1 * Material model? (e.g. linear elastic, hyperelastic, viscoelastic, plastic, …) * Constant 1 (e.g. E, nu, …) * Constant 2 * Material 2 ... ## 4. Section 部件類型 * Section 1 * Type? (Solid, shell…) * Section 2 ... ## 5. Sets 集合 (元素、節點、表面等) * Element sets * Set 1 … * Surfaces/contact segments * Surf 1 … * Node sets * Nset 1 … ## 6. Parts 部件設定 * Part 1 * Element Set? * Element Type? * Matetial? * Part 2 … ## 7. Boundary Conditions 負載與邊界條件 * B.C. 1 * Keyword? 指令種類 * Node set? * Displacement/Velocity/Acceleration? * Directions & Magnitude? * B.C. 2 … ## 8. Loads/Forces 負載 * Load 1 * Load type? (Concentrated/Distributed/Traction/…) * Keyword? 指令種類 * Node/Element set applied? * Directions & Magnitude? * Load 2 … ## 9. Contact 接觸設定 * Contact pair 1 * Contact type? * Surf1 ↔ Surf2 * Master surface: * Slave surface: * Friction coefficient? * Contact pair 2 … ## 10. Others 其他設定 … ## 11. Solver Control 求解設定/數值設定 * Implicit/Explicit? * Static/Dynamic/Modal analysis/… ? * Large displacement? * Total time? * Number of steps and step time? * Max. and min. step time? … --- 本文章以創用CC授權條款：[CC BY-SA 4.0](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.zh_TW)發布使用。