有限元分析可能会出现什么错误
有限元仿真误差
有限元仿真误差有限元仿真是一种常用的工程分析方法，它通过将物体划分为小的元素，对每个元素的特性进行计算，然后将这些元素组合成大的模型，以模拟物体在所受力的情况下的应力和位移。
然而，尽管有限元仿真成为了工程领域中广泛使用的工具，但是在实际应用中，由于多种因素的影响，仿真结果可能会产生误差。
以下是一些可能会导致仿真误差的因素。
第一个因素是模型几何形状的简化。
在有限元仿真中，模型的几何形状可能需要进行简化以便进行运算。
例如，将曲面转化成平面或是将立体形状简化成二维形状，并将每个形状分为小元素以便进行计算。
但是，这些简化方式可能会丢失真实模型的细节和复杂性，从而影响仿真结果的精确度。
第二个因素是材料的物理性质的误差。
在进行有限元仿真时，需要求得物体的材料性质，如弹性模量和泊松比等。
这些物理量通常从实验结果中估计而来，但是实验结果往往受到多种因素干扰，如温度、湿度和应力等。
这些因素会影响材料行为的精确度，从而影响仿真结果的准确性。
第三个因素是边界条件的误差。
在有限元仿真中，外部力和边界条件被认为是恒定的，并被认为是物体的一部分。
但在实际场景中，这些条件可能不是恒定的，它们可能会在时间和空间上变化。
例如，在风力作用的情况下，风速和方向可能会随时间而变化，而在地震等自然灾害中，由于地震波在空间中传递，物体的边界条件可能会随着时间和空间的变化而发生变化。
这些外部因素的变化可能会影响物体的行为，并导致仿真结果的误差。
第四个因素是数值计算误差。
由于有限元计算是基于数学算法进行的，所以数值计算误差也可能导致仿真结果的误差。
常见的数值计算误差包括离散化误差、舍入误差和迭代误差等。
在有限元仿真中，如果不采用正确的方法进行模型构建、材料属性计算、边界条件设定和数值计算，那么可能会导致仿真误差的产生。
因此，为了减小仿真误差的影响，需要采取以下方法：首先，通过对模型进行更精细的几何形状建模和材料特性测量以提高数据的准确性和精度，尽量减小模型简化造成的误差。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题机械设计中的有限元分析是通过将实际的复杂结构模型划分成许多小的单元，用数学方法对每个单元进行分析，最后通过组合得出整个结构的应力、变形等力学特性的分析方法。
有限元分析在机械设计中有广泛的应用，但是也存在许多关键问题需要注意。
模型的准确性是有限元分析的关键问题之一。
在进行有限元分析时，需要根据实际情况和设计要求准确地建立模型，包括结构的几何形状、材料特性、边界条件等。
如果模型建立不准确，将会对分析结果产生较大的误差，从而影响设计的可靠性和合理性。
网格划分的合理性也是有限元分析中的关键问题。
由于实际结构通常具有复杂的几何形状，为了使得计算能够进行，需要将结构模型划分成许多小的单元进行分析。
但是划分得过细或过粗，都会导致计算量增大或计算结果的精度不够。
需要根据结构的特性和分析的要求，合理地选择网格大小和分布。
边界条件的设置也是有限元分析中需要关注的问题。
边界条件直接影响到结构的应力和变形的计算结果。
在实际应用中，边界条件的设置需要考虑结构的实际工况和约束条件，并且需要对不同边界条件的影响进行分析，确保计算结果的准确性。
第四，材料模型的选择是有限元分析中的一个重要问题。
不同材料具有不同的力学特性，在进行有限元分析时需要选择合适的材料模型，并且需要准确地获取材料的力学性质参数。
如果选择的材料模型不准确或参数设置错误，将会导致分析结果偏差较大。
第五，求解器的选择和计算精度的控制也是有限元分析中需要关注的问题。
有限元分析通常需要借助求解器进行计算，不同的求解器有不同的计算精度和计算能力。
在实际应用中，需要根据设计要求和计算资源的限制，选择合适的求解器，并对计算精度进行控制，以确保求解结果的准确性和计算效率。
有限元分析在机械设计中的应用十分广泛，但是也存在许多关键问题需要注意。
在进行有限元分析时，需要准确地建立模型，合理地划分网格，设置合适的边界条件，选择适合的材料模型，并选择合适的求解器和控制计算精度。
试验和有限元的误差
试验和有限元的误差全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：试验和有限元分析是工程领域常用的两种方法，它们常常用于预测和分析结构在不同载荷条件下的响应。
无论是试验还是有限元分析，都存在着误差，因此了解和评估这些误差是非常重要的。
本文将探讨试验和有限元分析中的误差，以及如何有效地管理和减小这些误差。
让我们来看看试验中存在的误差。
试验通常涉及到测量物理量，如应力、应变、位移等。
由于测量设备的精度、环境条件、人为操作等因素，测量结果往往会存在一定的误差。
测量设备的刻度可能不够精确，环境温度和湿度可能会影响到测量结果的准确性，操作人员的技术水平也会对测量结果产生影响。
试验中还可能会出现一些偶然误差，如设备故障、实验样品的缺陷等。
这些偶然误差在一定程度上会影响试验结果的准确性。
对于试验中可能存在的误差，我们需要采取相应的措施来减小这些误差的影响。
比如说，可以通过校准测量设备、控制实验环境、提高操作技术来减小误差，并且在试验结果分析时考虑到可能的误差范围，以便更准确地评估结构的响应。
与试验不同，有限元分析是一种数值计算方法，它通过将结构分割成有限个小单元，利用数学方程对这些小单元进行求解，从而得到结构的响应。
有限元分析中也存在着误差。
有限元分析中的误差可以来自模型的简化。
由于实际结构往往非常复杂，我们在进行有限元建模时往往需要对结构进行简化，例如忽略一些小的细节，这样会导致模型与实际结构存在一定的差异，从而引入误差。
有限元分析中的误差还可能来自数值计算的方法和参数选择。
数值计算方法的选取、边界条件的处理、网格划分的精度等因素都会对有限元分析结果的精度产生影响。
在进行有限元分析时，需要认真选择合适的数值计算方法，合理处理边界条件，以及进行网格收敛性分析，以减小这些误差的影响。
有限元分析中还可能存在由于数值计算误差引起的问题。
使用有限元方法进行求解时，使用的数值积分、迭代收敛条件等都可能会引入数值计算误差，从而影响到结果的准确性。
有限元查错
有限元模型如何查错【一】How to find errors In finite-element models在建立有限元模型的过程 中很容易出错，如果你知 道如何查错，修正这些错 误将会变得很简单PAUL KUROWSKI President ACOM Consulting London, Ontario, Canada BARNA SZABO Professor of Mechanics Washington University St. Louis, Mo.翻译文献出自：MACHINE DESIGN SEPTEMBER 25,1997感谢： 冲令狐，walter2003 编辑sugar，erin 两位网友又见飘整理 August 27, 2006中华钢结构论坛 【正文部分】：有限元分析的第一步就是建立被分析对象的数学模型，这要求我们思索建模 的理论基础如弹性理论，板的 Reissner 理论，塑性变形理论等，和考虑问题的其 它信息如几何描述、材料特性，约束和荷载等等。
分析的目的就是由这些条件， 计算得到精确解 u _ EX 并同时得到位移 u _ EX 的应力函数 F ( u _ EX ) 如 Von Mises 应力等。
应力函数 F ( u _ EX ) 仅仅依赖于数学 模型的定义，而与求解该数学问题的数值近似计算方法无关；同时应力函数F ( u _ EX ) 也不依赖于网格划分、网格类型和单元尺寸。
函数 F ( u _ EX ) 与模型实体物理性质之间的差异，被称为“模型错误” 。
下一步就是使用有限元方法去找到精确解 u _ EX 的近似值 u _ FE 。
这个过程 包括选择网格划分和构件类型，如对二维板用八节点（矩形）单元，依此类推。
网格划分＆单元定义被称为有限元的离散化。
离散化产生的误差可以被定义为：e=F (u _ EX ) − F (u _ FE ) F (u _ EX )大部分的分析应该把这个误差控制在 10％以内。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种常用的分析方法，可以用于预测和评估机械结构的性能。
在进行有限元分析时，存在一些关键问题需要考虑和解决。
本文将介绍机械设计中有限元分析的几个关键问题。
1. 网格划分问题：有限元分析是基于网格（或称为离散）模型进行的，因此网格的划分对分析结果的准确性有很大影响。
合理的网格划分应该满足以下要求：在关键区域（如应力集中区域）的网格密度要足够高，以捕捉局部应力的变化；在结构的稳定区域的网格密度可以适当减小，以提高计算效率。
对于复杂结构和多尺度问题，网格划分更加复杂，需要综合考虑精度和计算效率的权衡。
2. 材料参数问题：有限元分析需要提供材料的力学参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。
这些参数的准确性对分析结果有很大影响。
实际材料的力学参数通常会受到环境条件、缺陷、制造过程等多种因素的影响，如何选择合适的材料参数是一个关键问题。
在实际应用中，可以借助实验测试、材料数据库以及经验公式等方法来确定合适的材料参数。
3. 边界条件问题：有限元分析需要指定结构的边界条件，如约束条件和加载条件。
边界条件的选择对分析结果也有很大影响。
约束条件应该与实际情况相符，以反映结构的实际受力情况。
加载条件需要根据设计要求和实际工况来指定，以保证分析结果的准确性。
在边界条件的选择过程中，需要综合考虑结构的实际使用情况、安全性要求等因素。
4. 模型简化问题：有限元分析中，构建准确的模型需要考虑很多细节，如零件的精确几何形状、连接方式等。
在实际应用中，有时需要根据实际情况对模型进行简化。
模型简化的目的是为了减少计算复杂度和提高计算效率。
模型简化也可能引入误差，因此需要在精度和计算效率之间进行平衡。
对于复杂结构和多尺度问题，如何进行合理的模型简化是一个具有挑战性的问题。
5. 结果解释问题：有限元分析得到的结果是一系列的位移、应力、应变等数据，如何对这些数据进行解释和分析是另一个关键问题。
有限元计算误差的影响因素【范本模板】
本周热点：有限元计算误差的影响因素有限元作为一种数值计算方法，它的计算结果一般与真实解存在误差，影响这些误差的因素有那些？如何减小误差？何种情况下不存在误差（不考虑由于计算机本身的计算误差)？-—-——---—--——-—----—-—-——-——--—-—-—--—-—--———--——-—-—--——-我发表一下个人的一些想法,请各位指正，有限元仿真的结果基本上和真实解都会存在误差的，可从多个方面来说。
1。
就是在有限元模拟的时候，我们都要对模型进行一些简化，这一定或多或少影响计算精度的;2。
有限元求解的时候,由于各个项目的差异,我们定义各种参数（和实际的一定有差异）例如滑动摩擦系数的值等等，这也会影响理论公式的计算精度；3. 建立有限元模型的时候网格的划分，熟练人员和不熟练人员的网格划分有很大差别，这更是影响着求解的计算精度;4. 有限元求解本身就是近似计算，它用近似模型替代实际模型，所以计算的最终结果一定和实际存在着一定的差别;5. 即使有限元的计算结果正好等于实际值,但是有的实际解在实际中根本没办法测量或者说即使测量了由于采取的手段的诧异，它的结果也不一定非常的精确，这样来说实际的解本身也存在误差；￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥￥我就考虑到这么多，请各位多多指正.至于减小误差，我个人认为,这是一种经验的积累,随着我们资历的加深,对分析所采用的各种手段（采用什么样的网格?材料模型？各种参数控制?等等的一些）理解的更加透彻，计算精度一定会更加的精确，由于有限元算法和程序不是我们这些CAE操作人员所能决定的,所以这里对软件本身就不给意见了。
我认为有限元计算的影响误差主要有两个,1、几何体离散：对于规则几何体这种误差可以消除，对于非规则几何体这种误差不能消除。
2、形函数的影响:对于线性形函数误差可以消除，非线性形函数误差不能消除。
如winken所说1. 就是在有限元模拟的时候，我们都要对模型进行一些简化，这一定或多或少影响计算精度的；这说明当有限元模型与几何模型保持一致时，此种误差便不在会存在，当然，在实际计算中,几何模型是很难和有限元模型保持一致的，出了一些简单的规则体，现在有人提出使用几何模型直接代替有限元模型，使用曲线曲面来代替网格的，以达到减小此种误差的目的1.有限元方法本身就是数值模拟方法，近似计算，误差之一.2,几何模型近似，几何模型到有限元模型,模型完全有节点组成，又是近似。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种常用的工具和方法。
它可以帮助工程师们对机械结构进行仿真和分析，评估其性能和可靠性，优化设计方案，减少试验成本和开发周期。
在进行有限元分析时，也存在一些关键问题需要注意和解决。
下面将介绍几个常见的有限元分析的关键问题。
1. 网格划分：网格划分是有限元分析的第一步，也是最关键的一步。
合理的网格划分对于结果的准确性和计算效率至关重要。
过于粗糙的网格会导致计算结果不精确，而过于细密的网格则会增加计算量。
需要根据设计要求和边界条件合理划分网格，尽量在重要的应力集中区域和位移较大的区域细化网格，以获得更准确的结果。
2. 材料本构模型：材料本构模型是用来描述材料力学性质的数学模型，对有限元分析结果的准确性和可靠性有重要影响。
选择合适的本构模型需要考虑材料的性质、应变应力关系和加载条件等因素。
常用的本构模型有弹性模型、塑性模型、粘弹性模型等。
在选择本构模型时，需要根据具体应用场景和加载条件进行合理选择，并进行验证和校准。
3. 边界条件：边界条件是有限元分析中非常重要的一个因素。
它直接影响着模型的应力分布和位移结果。
在设置边界条件时，需要根据实际问题的要求进行准确的设置。
一般包括固支边界、强制位移边界、加载边界等。
在实际应用中，边界条件的设置需要考虑结构的约束和外部加载的作用，并进行合理的假设和简化。
4. 模型验证：模型验证是确保有限元分析结果准确性和可靠性的关键环节。
在进行有限元分析前，可以进行一些简化模型或者理论计算，对部分区域或者特定加载情况进行验证。
验证的方法可以包括理论计算、试验验证、实际工程应用等。
验证的目的是检验有限元模型的准确性和可靠性，进一步提高分析结果的精确性。
5. 结果后处理：有限元分析的结果后处理是对分析结果进行展示和进一步分析的过程。
合适的结果后处理可以帮助工程师们更好地理解分析结果，发现问题和优化设计。
常用的结果后处理方法包括应力和位移的分布图、应变云图、动态变化曲线等。
有限元分析可能会出现什么错误
有限元分析可能会出现什么错误图⼀应变能随单元尺⼨变化图有限元分析可能会出现什么错误？当有限元分析扩散向可能没有正式数字化程序培训的设计者的时候，专业⼈员必须问“最适当的⽅法是否被采⽤？这些⽅法是否产⽣了精确的结果？”在今天的设计领域，有限元⽅法被⼴泛的应⽤，其中包括各种各样的通⽤商业软件和适合某专业领域的专业软件。
这些⽅法⽇益增长的被⽤，在帮助确定好的新的设计的同时改良了设计性能和成本。
考虑到有限元⽅法在各个设计领域起着重要的作⽤，专业⼈员需要问他们⾃⼰“他们的设计程序是否是可获得的最适合的技术？这些⽅法是否会产⽣精确的结果？”。
这些问题是⾮常重要的，因为越来越多的设计⼈员不见得受过数字化程序培训，但是他们却在他们的⼯作中应⽤有限元⽅法。
右图是应变能量随单元尺⼨减⼩的变化⽰意图。
从图中可以看出应变能会随着单元尺⼨的减⼩⽽收敛。
当这些有限元⽅法被向越来越多且越来越⼴的群体⼴泛的应⽤的时候，⽤户必须问有限元分析会出现什么样的错误。
本⽂⽬的不是在⼴义上解决这个问题，更恰当的说，我们必须集中焦点于有限元⽅法的可靠性和准确应⽤⽅⾯。
为了便于说明，我们考虑线弹性问题，假设有限元的代数⽅程精确地被求解。
对于复杂的分析，考虑这些条件的同时，还有⼀些额外的要求也有必要得到。
数学模型⾸先，设计⼈员应该记住有限元⽅法是为了求解数学模型，这数学模型是实际物理问题的理想化结果。
数学模型是建⽴在考虑⼏何、材料特性、加载条件和位移边界条件等假设的基础上的。
数学模型的指导⽅程是考虑到边界条件的偏微分⽅程。
这些⽅程不能⽤封闭的解析⽅式求解，因此，设计⼈员要借助有限元⽅法获得⼀个数值解。
例如，考虑⼀个⼏何和载荷为轴对称的阀套。
在这种条件下，考虑轴对称分析条件是合理的。
分析的数学模型可以通过指定⼏何尺⼨、⽀撑条件、材料常数和加载条件来获得。
虽然通常情况下设计⼈员不能⽤封闭⽅程的数学模型的精确解，但是这个数学模型的精确解是存在的，且是唯⼀的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图一 应变能随单元尺寸变化图
有限元分析可能会出现什么错误？
当有限元分析扩散向可能没有正式数字化程序培训的设计者的时候，专业人员必须问“最适当的方法是否被采用？这些方法是否产生了精确的结果？”
在今天的设计领域，有限元方法被广泛的应用，其中包括各种各样的通用商业软件和适合某专业领域的专业软件。
这些方法日益增长的被用，在帮助确定好的新的设计的同时改良了设计性能和成本。
考虑到有限元方法在各个设计领域起着重要的作用，专业人员需要问他们自己“他们的设计程序是否是可获得的最适合的技术？这些方法是否会产生精确的结果？”。
这些问题是非常重要的，因为越来越多的设计
人员不见得受过数字化程序培训，但
是他们却在他们的工作中应用有限元
方法。
右图是应变能量随单元尺寸减小
的变化示意图。
从图中可以看出应变
能会随着单元尺寸的减小而收敛。
当这些有限元方法被向越来越多且越来越广的群体广泛的应用的时
候，用户必须问有限元分析会出现什么样的错误。
本文目的不是在广义上解决这个问题，更恰当的说，我们必须集中焦点于有限元方法的可靠性和准确应用方面。
为了便于说明，我们考虑线弹性问题，假设有限元的代数方程精确地被求解。
对于复杂的分析，考虑这些条件的同时，还有一些额外的要求也有必要得到。
数学模型
首先，设计人员应该记住有限元方法是为了求解数学模型，这数学模型是实际物理问题的理想化结果。
数学模型是建立在考虑几何、材料特性、加载条件和位移边界条件等假设的基础上的。
数学模型的指导方程是考虑到边界条件的偏微分方程。
这些方程不能用封闭的解析方式求解，因此，设计人员要借助有限元方法获得一个数值解。
例如，考虑一个几何和载荷为轴对称的阀套。
在这种条件下，考虑轴对称分析条件是合理的。
分析的数学模型可以通过指定几何尺寸、支撑条件、材料常数和加载条件来获得。
虽然通常情况下设计人员不能用封闭方程的数学模型的精确解，但是这个数学模型的精确解是存在的，且是唯一的。
高精度的精确解的近似解可以用有限元方法求得。
为了充分理解这些观察到的，必须要有收敛概念。
这里E 表示应变能的数学模型的精确解（未知的），Eh 表示对应于单元尺寸h 的应变能的有限元解。
那么收敛表示为：
上述图一中的示意图表明了收敛是如何达到。
当单元网格趋于精确时（这就意味着单元尺寸h 的减少），应变能Eh 将趋向于数值E 。
E 和Eh 之间的误差值的减少速度视解答的题目，也依靠采用单元类型和网格质量。
明显地，网格细化过程中高阶单元减少误差率比低阶单元快。
可靠性问题
有限元方法的可靠性是指，在提出很好的数学模型求解时，有限元程序有两个特性。
第一，在任何材料特性、位移边界条件和加载条件下，当单元尺寸h 趋向0时，有限元的结
果会向着数学模型的精确解收敛，合理的有限元网格可以得到一个合理的有限元答案。
此外，当材料特性（或板壳的厚度）变化时，有限元结果的质量不会发生彻底地剧烈变化。
上述条件时非常重要的。
如果违背了第一个收敛性条件，这变细的网格所得到的有限元分析渐进的结果也不是数学模型的精确结果。
这样的误差结果可能导致错误设计，随之带来不幸的后果。
当然，违背收敛性的有限元方法也不应该被采用。
为了考虑第二个条件，即用合理的网格得到合理的结果，假设阀套采用的是钢铁材料（杨氏模量是2E5Mpa，泊松比是0.30）。
用合理的网格能得到一个能够接受的结果，即误差|E—Eh|是可以接受的小。
假如我们现在把材料变为塑料的，材料的泊松比是0.49（接近不能压缩情况0.50）。
材料情况的变化会导致精确解相对小的变化，那么它也应该导致相应的有限元结果的一个小的变化。
不幸的是，现用的有限元公式违背了第二个条件，这使得当泊松比变化到0.49时，有限元结果会产生一个非常大的误差。
这解答现象是遵守“以位移为基础的有限元”。
大误差的存在是因为当泊松比v接近0.50时，单元的刚度太大，，所以当V＝0.50时，不能被用的。
这个问题出现的力学原因是：考虑到应力p=Ke v，p为压力，K为体积模量，ev为体积应变，当v趋近于0.50时，K变得非常的大，当V＝0.50时，它是无限大。
再者，在精确解中，是当n趋近于0.50时，ev变得非常的小，当V＝0.50时，它为零。
因此，在一个几乎不能压缩的分析中，压力是被赋予一个大的数（体积模量）和一个很小的数（体积应变）相乘，应力必须被精确计算来平衡这种表面力。
当体积模量变的非常大时，压力一直是个有限数，因此当v趋于0.50时它通常的变化是不大。
作为“位移为基础的有限元方法”补救，“减缩积分”被采用。
这意味着在单元刚度矩阵的数值积分中，精确的矩阵是不能被计算的。
这个方法是简单地用于规划，它为了用少的计算时间建立单元刚度矩阵，常常通过经验来获得可以接受的结果。
然而，这个方法也会导致非常大的误差。
考虑后续章节中提到的支架的频率分析。
在这个分析中，采用九个节点的单元，相应于全数值积分的是323个高斯积分，对应于减缩积分的是222个高斯积分。
因为对于支架的频率，没有封闭形式的分析结果存在，所以一个很细的网格模型（16264个单元的模型）用以获得精确解。
主要关注用16个粗糙单元的分析结果。
正像理论预测的一样，用全积分方法，16个粗糙单元的模型的频率比精确解大。
当采用减缩积分方法时，某些频率比采用全积分方法更近似，但是在这些频率中出现了幽灵的频率。
幽灵频率的概念在实际上是不存在的，它是减缩积分方法引出的。
如果完成一个逐步的动态计算，这种幽灵频率不会被注意到，它吸收能量，因此会给计算结果带来很大的误差。
误差测量可得到结果表明误差是大的，但是误差大小在动态分析中常常不能得到。
因此，减缩积分是不可靠的，应该避免。
取而代之的是应用最佳的可靠的混合有限元公式，它不采用减缩积分。
这种公式是可以得到的，它满足了条件一和条件二，能够可靠地用于计算任何材料特性、加载和边界条件的数学模型。
一个“位移/压力为基础的公式化”是特别值得关注的。
当所分析的支架采用的是不可压缩的塑性材料时，如材料的泊松比为0.499，，这个公式也可以有效地被用于非线性分析，这种分析中经常要考虑不可压缩的边界条件。
一般具有非弹性情形是：塑性、蠕动的和橡胶似的情形。
导致不可压缩的特性。
对板和壳结构进行这种几乎不能压缩的分析时也会遇到同样的麻烦。
现在，一些有限元技术仍然用减缩积分，而计算的结果误差会很大。
现在可靠的公式是可以得到的，所以应该用可靠公式代替这种减缩积分。