首先，向大家介紹一個好用的平臺：開物仿真云平臺，無需安裝軟件，在網頁上就能進行仿真。小編本次的workbench仿真也是在這個平臺上做的喲：

有限元分析（FEA）的未來

從文明之初到今天，這個世界上的人都一直在試圖理解這個世界。在一個我們這個不可預測并且令人困惑的世界中，人們不懈地努力尋找世界的秩序，這促使我們發展出一種對自然的系統系統性地解構和分析，一種我們稱之為“科學”的東西。

 

在這棵經驗知識之樹的許多分支中，有一個分支已經成為當今技術和整體生活水平的中心:工程學。

 

從汽車到洗衣機，從智能手機到宇宙飛船，伴隨著人工智能和機器人技術的無限可能性，“工程學”所帶來的成果滲透進了每一個人的生活中。“技術”是我們生活的核心，那些獲得非凡成就的先驅們，現在比以往任何時候都更能夠自豪地稱自己為“工程師”。曾經有一個鐵馬與彎刀的時代，然后是科學和啟蒙的時代，現在我們生活在工程師和發明家的時代。

第一批工程師的艱巨任務是分解自然界最基本的原理，并用它們來建造最早的技術奇跡，他們是徒手完成的。很快，這些徒手就裝滿了他們制作的工具。

 

工程是一個領域，就像所有的科學一樣，隨著進步呈指數增長:第一張桌子是用鋸子、錘子和釘子搭建起來的，在桌子上繪制了第一臺計算機的藍圖，正是這臺計算機讓我們今天能夠設計出最引人注目的發明并在建造它們之前模擬它們的行為。

 

仿真是一個好的，有效的和便宜的設計的關鍵。仿真使得工程師可以在革命性的數學理論的幫助下，通過分析和當今軟件和硬件的巨大計算能力來測試他們的理論和假設，而且這樣做不需要花費材料和制造物理原型的費用。

 

電子和電子封裝方面的巨大進步創造了支持仿真所必需的硬件，但是仿真軟件是如何工作的呢?

計算機輔助工程仿真（CAE）主要是基于有限元法(FEM)。有限元法是一種數值方法，它可以把研究對象分解成可以數學建模的簡化單元，從而解決復雜的工程和數學問題。

 

大多數物理現象和工程力學的數學模型都是用偏微分方程(PDEs)建立的。

 

與工程相關的偏微分方程是一種特別復雜的方程，它輸出結構中相關特性(應力、應變、變形、溫度等)的精確理論測量值，從中可以模擬設計在設定荷載下的真實行為。

 

有限元分析(FEA)用數值方法給出了這些問題的近似解。通過這種方法，研究對象的形狀被分解成大量的小而簡單的元素，創建一個稱為網格的元素網。計算機對網格中的每一個元素進行計算，然后根據這些元素之間的相關性添加單獨的結果，通常必須使用插值使連接元素之間的結果差異一致。

 

由于一個形狀很少是統一的幾何形狀，一個物體的不同部分，以及不同幾何形狀的物體，將需要不同的方法來破壞，或簡化形狀，以創建一個精確的網格。

 

將這些不同的網格生成并疊加在一起的過程稱為網格生成或網格劃分，已成為當前工程設計中最重要但最不規范的過程之一。為了正確選擇網格劃分的方法和位置，工程師必須對不同類型的形狀和軟件如何讀取它們有深刻的理解，這是除了工程師自己的經驗和直覺，很難從任何來源獲得的知識。

 

此外，不同的軟件會有不同的網格特征和計算方法，如果工程師不熟悉程序，就很難使形狀和網格一致。

網格劃分的主要困難在于它的形狀依賴性。

 

目前有限元軟件的網格處理主要集中在線性單元的協調排列上。因此，曲面和復雜曲面必須經常進行簡化，這一過程稱為變形，以實現精確的網格。一個更精確的網格要么需要更多的單元，這就需要更多的計算時間，要么需要更多的缺陷，這就輸出更不準確的結果。

 

太多元素和太多缺陷之間的平衡是設計工程師做出決策的核心。對分析重點的特定零件或具有特別奇異形狀的零件進行尺寸分析，了解哪些部分需要較少的元素，并通過反復試驗建立高質量的整體網格是工程師使用有限元分析的主要任務。

 

網格劃分已成為設計和分析工程師花費大量時間的主要任務。

 

這是有限元實踐和設計工程的現狀。然而，如果元素網絡不再依賴于形狀會怎樣呢?

 

如果所有這些創建和改進網格的時間都不是得到準確結果的必要條件呢?如果存在一種方法能夠在修改設計后仍然使用相同的元素網絡，那會怎樣呢?如果有一個程序，你可以上傳一個CAD模型，設定邊界條件，然后由計算機來完成剩下的工作呢?

 

如果沒有網絡的未來是可能的呢?

 

如果未來已經可以實現呢?

 

要達成這一目標，首先需要建立一個不依賴于形狀的元素網絡;該功能使用結構正交網格，獨立于分析模型的邊界，并簡單地劃分了模型占用的空間。

 

然后消除掉網格劃分這步，因為該功能可以在計算分析之前不需要任何網格劃分過程。

 

該功能一旦為特定的分析案例創建了網格，就可以修改和更新模型，而不需要創建新的網格。