Пример использовании нескольких типов конечных элементов в одной модели

Многообразие видов конечных элементов и возможность их одновременного использования в одной модели позволяет оптимальным образом моделировать изделие. Эти особенности универсальных пакетов позволяют сочетать необходимую точность расчета при минимально возможных требованиях к вычислительной мощности.

Например, при моделировании железнодорожной цистерны все ее части можно описывать только твердотельными конечными элементами. Но для обеспечения мало-мальски приемлемой точности размер конечного элемента должен быть в несколько раз меньше толщины стенки цистерны, т.е. порядка нескольких миллиметров. В результате модель многометровой цистерны будет состоять из миллионов конечных элементов. Решение такой модели может занять несколько дней даже на достаточно мощной машине. Что парадоксально, в этом случае высокая точность не гарантирована, поскольку модель стенки цистерны, аппроксимированная по толщине всего двумя-тремя конечными элементами, может дать достаточно заметную погрешность.

Можно моделировать цистерну только пластинчатыми элементами. В этом случае модель самой емкости цистерны будет достаточно точной даже при больших размерах конечных элементов. Но помимо стенок, цистерна включает в себя элементы крепления, узлы заливной горловины и другие массивные элементы, весьма заметно влияющие на жесткость конструкции в целом. Моделирование их пластинчатыми элементами не обеспечит адекватной картины напряженно-деформированного состояния, что практически гарантирует заметную погрешность итогового расчета.

Наилучшим решением будет использовать пластинчатые элементы для моделирования стенок цистерны, и твердотельные элементы для моделирования массивных частей или областей со сложным напряженным состоянием. В единое целое их можно объединить, используя жесткие (rigid) элементы. Такое решение позволят обеспечить одновременно и высокую точность и высокую скорость расчета.