(4.1.1)--知识点_30_有限元法概述.pdf

有限元法概述有限单元法有限单元法（Finite element method，FEM）或称有限元法，是一种常用的数值求解微分方程的计算方法。有限元法会将系统划分为不同区域（或网格），网格节点统一编号，特别适用于不规则的系统，或边界任意形状的系统；所以有限元广泛应用于流体力学、结构力学等系统。有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以广泛地应用于与泛函的极值问题密切相关的拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中。自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的伽辽金(Galerkin)法或最小二乘法等同样获得了有限元方程，使有限元法可应用于任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。有限元实例 模拟飞机颤振问题颤振：弹性结构在均匀气流中由于受到气动力、弹性力和惯性力的耦合作用而发生的振幅不衰减的自激振动，它是气动弹性力学中最重要的问题之一。飞行器、高层建筑和桥梁等结构都可能发生颤振。颤振常导致灾难性的结构破坏。1940年美国的塔科马海峡桥因颤振而倒塌就是一个例子。颤振问题在飞行器中尤为突出。设计飞机时，首先通过结构分析软件在飞机的结构有限元基础上引进空气动力载荷，通过计算分析得到飞机的颤振速度。然后在风洞中进行模型试验以确认颤振临界速度。飞机样机生产出来后，还需进行实机的飞行颤振试验，通过实验要求后方能定型。英特仿真有限元实例 模拟飞机颤振问题有限元软件的步骤：前处理，求解，后处理前处理求解计算后处理（a）定义工作文件名（b）设置分析模块（c）定义单元类型和选项（d）定义材料参数（e）定义材料特性（f）建立分析几何模型（g）对模型进行网格划分（h）施加载荷及约束（a）选择求解类型（b）进行求解选项设定（a）从求解计算结果中读取数据（b）对计算结果进行各种图形化显示（c）对可计算结构进行列表显示（d）进行各种后续分析颗粒复合体显微组织设计B类颗粒（材料3）A类颗粒(材料2)基体（材料1）C类颗粒（材料4）传统上，增强机理认为是强化基体，包括位错强化、弥散强化、细晶强化、加工硬化等。颗粒复合体，粒子尺寸越小，粒子强度越高，增强效果越好，不需要显微组织设计。但对于增强颗粒本身是否能承担载荷这一问题尚不是很清楚。对于载荷传递来说，粒子本身的属性，例如：粒子尺寸、含量、形状、类型等因素会对其产生显著影响，寻找颗粒复合体最佳（力学）性能的粒子属性，需要进行显微组织设计。ANSYS有限元软件 显微组织设计 SiCp/Al 复合材料ANSYS有限元软件 显微组织设计 SiCp/Al 复合材料