FEA analyse software in de praktijk

Met FEA analyse software kunnen complexe structurele engineeringproblemen worden opgelost. Daardoor kan vaak een betere en snellere ontwerpbeslissing worden genomen.

FEA analyse software voor het maken van een sterkteberekening wordt in de industrie vaak gebruikt om productontwerpen te optimaliseren en de kosten van fysieke testen te verlagen. Echter is de nauwkeurigheid van analyse software een onderwerp dat vaak discussies oproept. De vraag die dan ook vaak luidt is: hoe nauwkeurig is een eindige elementenanalyse nu eigenlijk?

FEA kan worden beschouwd als een rekenmachine: het is net zo nauwkeurig als zijn gebruiker. Het is een tamelijk complex proces waarbij bepaalde onnauwkeurigheden zijn betrokken die je niet kunt beïnvloeden. Zolang de juiste gegevens worden ingevoerd, dan is de output ook juist.

Wat kunnen we qua nauwkeurigheid zeggen over FEA?

FEA kan worden toegepast om aantoonbare inschatting te maken van de prestaties van een ontwerp. Met andere woorden: met de FEA kun je inschatten hoe een onderdeel of constructie zich gedraagt onder invloed van krachten en externe factoren. Voorafgaand aan het testen met een prototype kun je met analyse software berekenen of het ontwerp voldoet aan gestelde eisen.

Aangezien de meeste analyse software al tientallen jaren bestaat mag je er min of meer zeker van zijn dat de meeste problemen al uit de software zijn gehaald. Het grootste probleem met FEA nauwkeurigheid is de ervaring van de gebruiker. Immers, als je iets verkeerd modelleert, is het alsof je de verkeerde vraag stelt. Je krijgt dan wel het juiste antwoord, maar niet het antwoord dat je zocht!

Een fijne mesh geeft bijvoorbeeld nauwkeurigere resultaten dan een grove mesh. Het nadeel van een groter aantal kleine elementen is dat de computer meer berekeningen moet uit voeren wat veel meer tijd kost. Ook wanneer je een element hebt met een slechte vorm, zullen de uitkomsten die dit element levert ook slecht zijn. De keuze voor het bepalen van de grootte van mesh-elementen is daarom vaak een compromis tussen rekentijd en benodigde nauwkeurigheid. Ook zal invoer van foute parameters zeker leiden tot foute uitvoer van de analyse software.

Kennis van FEA en de theorie

We zien vaak dat er sprake is van een relatie tussen de betrouwbaarheid van de analyseresultaten, de moeilijkheid van de toepassing en de vaardigheid van de gebruiker. Als je de uitkomst niet met de hand kunt inschatten moet je het ook niet met FEA analyseren. In staat zijn te voorspellen wat er zal gebeuren is van cruciaal belang. Wellicht is het aan te bevelen de uitkomsten aan de hand van een handmatige berekening te toetsen.

Alhoewel technologie veel heeft gedaan om de betrouwbaarheid van de eindige elementen analyse te verbeteren, zal eindige elementenanalyse nooit 100% betrouwbaar zal zijn zolang er technologische veranderingen zijn. De resultaten van een FEA analyse zijn daarom altijd een benadering van het gedrag in de praktijk, en geeft geen 100% garantie!

Welke FEA methodiek geeft de meeste betrouwbaarheid?

Vaak vraagt men zich af welke methodiek de beste analyse betrouwbaarheid geeft. Hieronder staan twee verschillende werkmethodieken opgesomd.
1. Voer de schatting uit met behulp van FEA en valideer met experimenten
2. Voer de experimenten uit en valideer met FEM-analyse

Zowel de FEA als de experimenten zijn in sommige gevallen afhankelijk van meerdere parameters. Denk hierbij aan krachten, materiaaleigenschappen, materiaalgedrag, randvoorwaarden enzovoorts. Het verkrijgen van gelijke resultaten tussen FEA en praktijkexperimenten in een eerste poging is vrij zeldzaam. FEA geeft vaak een benadering van de praktijksituatie. Dat wil zeggen, de berekende getalswaarden zijn benaderingswaarden maar liggen voldoende dicht in de buurt van de exacte waarden.

Doorgaans is het gemakkelijker om een FEA model aan te passen aan experimentele praktijkgegevens. Men kan verschillende iteraties in zowel het experiment als FEA doorvoeren totdat waarden voldoende samenkomen. Vervolgens kan het FEA model worden gebruikt om te meten" wat u niet kunt meten in het echte experiment, ten behoeve van opdoen van meer praktijk kennis.

Omdat deze methode niet altijd mogelijk is kan FEA worden gebruikt om parameters en experimentele omstandigheden te variëren die nagenoeg onmogelijk of onpraktisch zijn om experimenteel te doen. Op deze manier kun je hoeveelheden meten die niet direct experimenteel in praktijk kunnen worden gemeten.

Is analyse software een goede tool?

Samenvattend kunnen we concluderen dat FEA een goede tool is om de resultaten van experimenten vóóraf te valideren/in te schatten. Wanneer FEA zorgvuldig wordt uitgevoerd en men rekening houdt met mogelijke bijwerkingen, kan het absoluut worden vertrouwd.

De FEA simulatie blijft echter, ook al is deze de meest geavanceerde ter wereld, slechts een simulatie. Echter experimentele validatie de standaard methode zou moeten zijn.

Direct advies nodig?

Twijfelt u over de sterkte van uw (concept)product en wilt u deze door ons laten evalueren?  Wij laten u graag weten of het voldoet aan de gestelde eisen.

Neem direct contact op of vraag naar een vrijblijvende offerte. 

Vraag meer informatie op