유한 요소 방법은 무엇입니까?

유한 요소 방법은 복잡한 수학적 문제에 대한 대략적인 솔루션을 계산하는 도구입니다. 일반적으로 수학 방정식이 정상적인 방식으로 해결하기에는 너무 복잡 할 때 사용되며 어느 정도의 오류가 허용됩니다. 엔지니어는 일반적으로 유한 요소 방법을 사용하여 실제 애플리케이션을위한 제품 설계에 관심이 있고 완벽한 솔루션이 필요하지 않기 때문입니다. 유한 요소 방법은 정확도에 대한 다양한 요구 사항에 적응할 수 있으며 설계 프로세스에서 물리적 프로토 타입의 필요성을 줄일 수 있습니다.

유한 요소 방법의 적용 중 하나는 재료의 복잡한 물리적 변형 모델링입니다. 자동차가 프론트 엔드 충돌로 경험하는 손상은 복잡한 변형의 한 예입니다. 한 영역의 변형은 다른 영역의 변형에 따라 달라집니다. 충돌은 최종 결과가 무엇인지 확인하기 위해 여러 단계에 걸쳐 모델링되어야합니다. 이 많은 단계는 그것을 임박하게 만듭니다그러한 문제를 손으로 모델링하는 ractical. 그러나 유한 요소 방법을 사용하는 컴퓨터는이 문제를 높은 정확도로 해결할 수 있습니다.

또한

다른 물리적 현상과 마찬가지로 실제 재료의 변형은 복잡한 효과입니다. 정확한 수학적 방정식을 사용하여 이러한 효과를 모델링하는 한 가지 문제는 현재 지식으로 해결하기에는 너무 복잡하다는 것입니다. 따라서 수학의 수치 적 방법은 여러 단계에서 더 간단한 방정식을 사용하여보다 복잡한 방정식을 근사하는 데 사용됩니다. 유한 요소 방법에서, 많은 작고 간단한 요소를 사용하여 공간에 대한 변화를 모델링하기 위해 메쉬가 생성됩니다. 이 단순화로 인한 오차 정도는 메쉬의 총 요소의 수에 따라 다릅니다.

유한 요소 방법이 의미있는 결과를 생성하려면 일련의 경계 조건이문제를 설정하십시오. 이는 본질적으로 모델이 응답해야 할 조건을 정의합니다. 자동차의 예에서, 경계 조건은 외부 물체에 의해 자동차에 가해진 힘이 될 것이다. 경계 조건은 포인트 력, 분산 힘, 온도 변화 또는 적용 열 에너지와 같은 열 효과 또는 위치 제약 일 수 있습니다. 경계 조건이 없으면 모델이 거의 응답 할 수 없기 때문에 문제를 설정하는 것은 불가능합니다.

유한 요소 방법의 장점 중 하나는 문제의 상세한 시각화를 쉽게 생성 할 수 있다는 것입니다. 모델이 완전히 해결되면이 정보는 그림으로 전송 될 수 있습니다. 예를 들어, 다른 메쉬 요소의 특정 응력은 다른 색상으로 할당 할 수 있습니다. 시각화를 통해 엔지니어는 설계에서 약점을 직관적으로 식별 할 수 있으며이 정보를 사용하여 새로운 디자인을 만들 수 있습니다. 시각화 소프트웨어는 많은 유한 요소의 필수 부분입니다.컴퓨터 프로그램.