AKMM Analiza konstrukcij z MKE

Predavanje 1

Geometrijski, fizikalni in matematični model

1. Značilnosti geometrijskega modela.

Geometrijski model popisuje geometrijski prostor analiziranega območja. Ponavadi geometrijski model izdelamo s CAD programi.

Geom. model vključuje vse elemente geometrijskega območja analiziranega problema. Ponavadi ga je treba za potrebe numeričnega modela poenostaviti. Za poenostavitve je ključno poznati fizikalno ozadje problema.

Poenostavimo lahko na več načinov:

  • simetrije
  • če je več enakih elementov - upoštevamo le enega (lopatice turbine npr.)
  • Preproste poenostavitve - glave vijakov, navoji vijakov. Zmanjšamo kompleksnost mreže, ne da bi zmanjšali natančnost izračuna.
2. Značilnosti fizikalnega modela.

Fizikalni model popisuje fizikalno dogajanje v analiziranem območju. To ne pomeni enačbe →\rightarrow te so v matematičnem modelu.

Fizikalno dogajanje v obravnavanem območju lahko obsega:

  • mehansko stanje (mehanika deformabilnih teles)
  • termalno stanje
  • termo-mehansko stanje
  • elektro-magnetno stanje
  • dinamika tekočin
  • ipd.

Dogajanje je lahko časovno spremenljivo (∂∂t≠0\frac{\partial }{\partial t}\neq 0) ali nespremenljivo (∂∂t=0\frac{\partial }{\partial t} = 0).

Razumevanje fizikalnega dogajanja je ključno, saj nam napačen fizikalni model vrača napačne rešitve problema - tudi če je numerični model napreden.

Razumevanje fizikalnega modela nam omogoča tudi vrednotenje rezultatov - pogledamo, ali je rezultat fizikalno smiseln ali ne.

3. Značilnosti matematičnega modela.

Matematični model opisuje fizikalno dogajanje z enačbami:

  • vodilna diferencialna enačba problema,
  • robni pogoji (in pogoji prehoda, če je območje sestavljeno iz več podobmočij).

Primer, osno obremenjena palica: ddx[EA(dudx−αΔT)]=−n0,u(0)=0,N(L)=EA(dudx−αΔT)x=L=F\frac{d}{dx}\left[EA\left(\frac{du}{dx}-\alpha\Delta T\right)\right] = -n_0, \qquad u(0)=0, \qquad N(L)=EA\left(\frac{du}{dx}-\alpha\Delta T\right)_{x=L}=F

Matematični model je približek dejanskega dogajanja - vedeti moramo, pod kakšnimi pogoji lahko enačbo uporabimo.