تحليل العناصر المحدودة (FEA) هي عملية التنبؤ بسلوك جسم ما بناءً على حسابات تُجرى باستخدام طريقة العناصر المحدودة (FEM). في حين أن FEM تقنية رياضية، فإن FEA هي تفسير النتائج التي تُقدمها FEM. تُتيح FEA للمهندسين فهمًا أعمق للأنظمة والهياكل المعقدة، مما يُساعدهم على اتخاذ قرارات تصميمية أكثر استنارة.

تستخدم نظرية العناصر المحدودة (FEM) الرياضيات لتقسيم الأنظمة المعقدة إلى أجزاء أصغر وأبسط، أو "عناصر". ثم تُطبق المعادلات التفاضلية على كل عنصر على حدة، مستخدمةً قوة الحواسيب لتقسيم المشكلات الهندسية، ثم التغلب عليها.

تحليل العناصر المحدودة (FEA) هو تطبيق لمعادلات العناصر المحدودة (FEM)، وهو أساس العديد من برامج المحاكاة. يُستخدم للتحقق من صحة التصاميم واختبارها بأمان وسرعة وكفاءة، من خلال إنشاء نماذج افتراضية لأصول واقعية.

تُمكّن نمذجة العناصر المحدودة من محاكاة العالم المادي دون تكلفة أو وقت أو مخاطرة بناء نماذج أولية مادية. تُستخدم هذه النماذج لحل ظروف وسيناريوهات متنوعة في قطاعات متنوعة، وخاصةً تلك التي تعمل في بيئات معقدة أو عالية المخاطر، مثل الفضاء والميكانيكا الحيوية.

ما هي مزايا FEA؟

يواجه المهندسون تحديات هائلة في تصميم حلول تلبي الاحتياجات المتغيرة للإنسان والكوكب. ولاستكشاف سيناريوهات وظروف غير محدودة، يعتمدون على مرونة تحليل العناصر المحدودة. فباستخدام تحليل العناصر المحدودة، يُمكن نمذجة أي شكل هندسي (من كتلة مربعة إلى قلب الإنسان)، بأي حجم (من المقياس النانوي إلى طائرة ركاب كبيرة)، باستخدام أي نوع من الفيزياء (انتقال الحرارة، ديناميكا الموائع، ميكانيكا الإنشاءات، إلخ). باختصار، طالما لديك معادلة تفاضلية جزئية، يُمكنك استخدام تحليل العناصر المحدودة.

تتضمن مزايا FEA ما يلي:

تقييم الأشكال الهندسية المعقدة: يمكن لـ FEA تحليل الهياكل المعقدة التي قد يكون من الصعب أو المستحيل تقييمها بخلاف ذلك.

محاكاة مجموعة من الفيزياء: تسمح FEA للمهندسين بنمذجة مشاكل فيزيائية متعددة في وقت واحد.

توفير الوقت والمال والموارد: يقلل تحليل العناصر المحدودة من الحاجة إلى النماذج الأولية المادية حتى يتمكن المهندسون من تقييم سلامة وموثوقية وأداء التصميم قبل بنائه.

JST أمثلة على تحليل العناصر المحدودة

التحليل البنيوي الثابت

تحليل العلاقة بين درجة حرارة المنتج ودرجة حرارة القالب والوقت؛ تقديم اقتراحات لعملية الفلكنة.

تحليل الجزء المطاطي للمنتج، وتحليل صلابة الضغط والإجهاد