结构计算--有限元法概念入门研究优秀PPT.ppt

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1、结构计算-有限元法概念入门引言有限元分析概念引言工程计算中常常遇到困难的结构计算问题，绝大多数问题都须要通过软件计算。我们通过简洁的例子了解结构计算问题：例一：悬臂梁悬臂梁是一个典型的材料力学问题，当知道梁的几何截面形态、可以计算出梁的横截面积 A、惯性矩I、截面最大高度h，当知道载荷状况以后就可以计算每一处截面的应力，剪应力以及梁的挠度。例二：异型截面悬臂梁（截面不匀整分布）例三：钢架有限元分析概念由来有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其便利性、好用性和有效性而引起从事力学探讨的科学家的深厚爱好。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法

2、快速从结构工程强度分析计算扩展到几乎全部的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且好用高效的数值分析方法。有限元分析概念 有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简洁的问题代替困难问题后再求解。它将求解域看成是由很多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简洁的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是精确解，而是近似解，因为实际问题被较简洁的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到精确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种困难形态，因而成为行之有效的工程分析手段。有限元分析概念

3、有限元分析最初的思想有限元法最初的思想是把一个大的结构划分为有限个称为单元的小区域，在每一个小区域里，假定结构的变形和应力都是简洁的，小区域内的变形和应力都简洁通过计算机求解出来，进而可以获得整个结构的变形和应力。有限元分析概念事实上，当划分的区域足够小，每个区域内的变形和应力总是趋于简洁，计算的结果也就越接近真实状况。理论上可以证明，当单元数目足够多时，有限单元解将收敛于问题的精确解，但是计算量相应增大。为此，实际工作中总是要在计算量和计算精度之间找到一个平衡点。有限元分析概念插值函数有限元法中的相邻的小区域通过边界上的节点联接起来，可以用一个简洁的插值函数描述每个小区域内的变形和应力，求解

4、过程只须要计算出节点处的应力或者变形，非节点处的应力或者变形是通过函数插值获得的，换句话说，有限元法并不求解区域内随意一点的变形或者应力。有限元分析本质有限元法本质上是一种微分方程的数值求解方法，相识到这一点以后，从70年头起先，有限元法的应用领域渐渐从固体力学领域扩展到其它须要求解微分方程的领域，如流体力学、传热学、电磁学、声学等。有限元分析意义有限元法在工程中最主要的应用形式是结构的优化（如结构形态的最优化），结构强度的分析，振动的分析等等。有限元法在超过五十年的发展历史中，解决了大量的工程实际问题，创建了巨大的经济效益。有限元法的出现，使得传统的基于阅历的结构设计趋于理性，设计出的产品越

5、来越精细，尤为突出的一点是，产品设计过程的样机试制次数大为削减，产品的牢靠性大为提高。有限元法在工程中典型的应用1、压力容器的结构应力分析和形态优化2、机床切削过程中的振动分析及减振3、汽车试制过程中的碰撞模拟4、发动机设计过程中的减振降噪分析5、武器设计过程中爆轰过程的模拟6、弹头形态的优化有限元分析过程前处理处理后处理前处理1.模型提炼2.几何建模3.画网格离散模型4.施加约束5.施加载荷6.单元选择7.物理材料属性处理1.求解器2.矩阵求解方法后处理1.单元求解结果2.节点求解结果3.结果列表4.结果图形显示5.结果动画显示人有了学问，就会具备各种分析实力，明辨是非的实力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富学问，培育逻辑思维实力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培育文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的学问面。有很多书籍还能培育我们的道德情操，给我们巨大的精神力气，鼓舞我们前进。