ansys有限元分析理论与发展

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1、维普资讯http://www.cqvip.com山西科技2O08年第4期7月20日出版．●信息技术ANSYS有限元分析理论与发展宁连旺(太原理工大学阳泉学院)摘要：文章简述了有限元分析的基本理论及其求解问题的基本步骤，介绍了ANSYS软件的应用，提出了以此解决复杂工程分析计算问题的有效途径，具有现实意义和借鉴价值。关键词：有限元分析；ANSYS软件；发展趋势中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1004—6429{2O08)04—0065—031有限元分析基本理论第四步，单元推导：对单元构造一个适合的近似解，即推导有限元分析的基本概念是用较简单的

2、问题代替复杂问题有限单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连试函数，以某种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形子域组成，对每一单元假定一个合适的近似解，然后推导求解成单元矩阵。这个域的满足条件，从而得到问题的解。这个解不是准确解，第五步，总装求解：将单元总装形成离散域的总矩阵方程而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多(联合方程组)，反映对近似求解域的离散域的要求，即单元函数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结

3、点能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。进行，状态变量及其导数连续性建立在结点处。有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单第六步，联立方程组求解和结果解释：有限元法最终导致元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例联立方程组，联立方程组的求解可用直接法、选代法和随机法。如用多边形逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提求解结果是单元结点处状态变量的近似值。对于计算结果的出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用质量，将通过与设计准则提供的允许值比较来评价，并确定是于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用

4、性和有效性否需要重复计算。而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年3ANSYS有限元分析软件的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在据的共享和交换，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。于它的近似性仅限于相对

5、小的子域中。2o世纪6o年代初首次软件主要包括三个部分：前处理模块、分析计算模块和后提出结构力学计算有限元概念的克拉夫(Cao~h)教授形象地处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划将其描绘为：“有限元法=RayleighRitz法+分片函数”。将函分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括数定义在简单几何形状的单元域上，且不考虑整个定义域的复结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理2有限元求解问题的基本步骤

6、场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度第一步，问题及求解域定义：根据实际问题近似确定求解分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线域的物理性质和几何区域。显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明第二步，求解域离散化：将求解域近似为具有不同有限大及半透明显示等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域，习惯上称为曲线形式显示或输出，软件提供了100种以上的单元类型，用有限元网络划分。显然单元越小(网络越细)则离散域的近似来模拟工程中的各种结构和材料。程度越好，计算结果也越

7、精确，但计算量及误差都将增大，因此3．1前处理模块i实体建模和网格划分求解域的离散化是有限元法的核心技术之一。1)ANSYS程序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底第三步，确定状态变量及控制方法：一个具体的物理问题向上。自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表图元，如球、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关示，为适合有限元求解，通常将微分方程化为等价的泛函形式。键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自作者简介：宁连旺

8、，男，1969年出生，2OO6年毕业于太原理底向上方法建模，用户均能使用布尔运算