Analiza elementului finit (FEA) este procesul de a simula comportamentul unei piese sau a unui ansamblu în condiții date, astfel încât acesta poate fi evaluat folosind metoda elementului finit (FEM). FEA este utilizata de ingineri pentru a ajuta la simularea fenomenelor fizice și, astfel, a reduce nevoia de prototipuri fizice, permițând totodată optimizarea componentelor ca parte a procesului de proiectare a unui proiect.
FEA folosește modele matematice pentru a înțelege și cuantifica efectele condițiilor din lumea reală pe o zona sau într-un ansamblu. Aceste simulări, care sunt realizate prin intermediul unui software specializat, permit inginerilor să localizeze probleme potențiale într-un proiect, inclusiv zone de tensiune și puncte slabe.
Cu ajutorul matematicii este posibilă înțelegerea și cuantificarea comportamentului structural sau fluid, propagarea undelor, transportul termic și alte fenomene.
Majoritatea proceselor pot fi descrise folosind ecuații diferențiale parțiale (PDE), dar aceste ecuații complexe trebuie rezolvate pentru a putea estima parametri precum tensiunile. FEA ofera o soluție aproximativă la aceste probleme.
Analiza elementelor finite
FEA este baza software-ului modern de simulare, rezultatele fiind afișate de obicei pe o scară de culori generată de computer.
În timp ce unele teorii afirmă că FEA își are rădăcinile în lucrarea lui Euler din secolul al XVI-lea, primele lucrări matematice care detaliază direct tehnica datează din lucrarea lui Schellbach din 1851. FEA a fost dezvoltată în continuare de ingineri din diferite industrii din întreaga lume pentru a rezolva un un număr mare de probleme de mecanică structurală, în principal în construcții civile și aerospațiale. Prima dezvoltare a FEA pentru aplicații din lumea reală a început la mijlocul anilor 1950 și a fost dezvoltată în continuare în următoarele câteva decenii.
Cum funcționează analiza elementelor finite?
Simulările utilizate în FEA sunt create folosind o serie de milioane de elemente mai mici care se combină pentru a crea forma structurii care este evaluată. Fiecare dintre aceste elemente mici este supus unor calcule, aceste rafinamente combinându-se pentru a produce rezultatul final al întregii structuri.
Aceste calcule aproximative sunt de obicei polinomiale, cu interpolări care apar pe elementele mici, ceea ce înseamnă că valorile pot fi determinate în unele puncte, dar nu în toate punctele. Punctele în care valorile pot fi determinate se numesc puncte nodale și pot fi de obicei găsite la limita elementului.