Metoda numeryczna MES

 

Istnieje wiele terminów mechanicznych i przemysłowych stosowanych w dziedzinie projektowania konstrukcji, aby kompleksowo zrozumieć i określić ilościowo zjawiska fizyczne danej substancji. Może to być zachowanie struktur lub płynów, propagacja fal, wzrost komórek biologicznych i wiele innych. Jednakże, aby właściwie opisać wszystkie te procesy, konieczne jest wykorzystanie matematyki.

Proces symulacji MES

analiza mes

Opisy praw fizyki dla problemów zależnych od przestrzeni i czasu zwykle wyrażane są w postaci równań różniczkowych cząstkowych. W przypadku znacznej większości zagadnień z zakresu geometrii problemów tych nie można rozwiązać metodami analitycznymi. Zamiast tego możliwe jest skonstruowanie przybliżenia równań, zazwyczaj oparte na różnych typach dyskretyzacji. Te metody dyskretyzacji wykorzystują równania modeli numerycznych, które z kolei można rozwiązać za pomocą metod numerycznych. Metoda Elementów Skończonych, często określana jako analiza mes, jest właśnie taką metodą numeryczną służącą do rozwiązywania problemów fizyki inżynierskiej i matematycznej. Sformułowanie problemu metodą elementów skończonych skutkuje układem równań algebraicznych. Metoda przybliża nieznaną funkcję. Następnie, aby rozwiązać ten problem, dzieli duży system na mniejsze, prostsze części, nazywane elementami skończonymi. Proste równania, które modelują te elementy skończone, są następnie łączone w większy układ równań, który modeluje cały problem. Następnie analiza mes wykorzystuje metody wariacyjne z rachunku wariacji w celu przybliżenia rozwiązania przez zminimalizowanie powiązanej funkcji błędu.

Różnorodne specjalizacje w ramach dyscypliny inżynierii mechanicznej, takie jak przemysł lotniczy, biomechaniczny i motoryzacyjny, powszechnie wykorzystują zintegrowaną analizę mes w projektowaniu i rozwoju swoich produktów. W symulacji strukturalnej analiza mes pomaga w tworzeniu wizualizacji sztywności i wytrzymałości, a także w minimalizowaniu wagi, materiałów i kosztów.