Навчальна тема
Баланс енергії
Energy balance у FEM: external work, kinetic, internal, contact і artificial energy, total-energy drift та діагностика nonlinear/dynamic analysis.
Баланс енергії є одним із найкорисніших діагностичних інструментів для nonlinear і dynamic МСЕ (FE)-analysis. Він дозволяє побачити numerical problem навіть тоді, коли контурна карта (contour) plots виглядають правдоподібно.
Основні складові
Залежно від розв’язувач (solver)-а відстежують external work, кінетична енергія (кінетична енергія (kinetic energy)), internal/strain energy, contact/friction dissipation та різні artificial energies. Конкретні назви відрізняються між програмами, але фізична ідея одна: введена енергія повинна мати зрозумілий шлях перетворення.
Що є підозрілим
Незрозумілий drift total energy, різке зростання artificial/hourglass energy або домінування кінетична енергія (кінетична енергія (kinetic energy)) у задачі, яка задумана як quasi-static, є сигналами для перевірки сітка (сітка (mesh)), loading rate, element formulation, contact і timestep.
Не універсальний відсоток
Немає одного магічного допустимого співвідношення енергій для всіх задач. Критерій залежить від formulation та physics. Важливо аналізувати trend, magnitude і фізичне походження кожної складової.
Про цю тему
Баланс енергії допомагає діагностувати nonlinear і dynamic FE-моделі. Підозрілими є необґрунтований energy drift, excessive artificial energy та невідповідна фізиці kinetic response.