“有限元法”的发展与应用

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1、第3O卷第1期甘肃科技If．3ONo．12014年1月GansuScienceandTechnoloJan．2014“有限元法"的发展与应用李冰，王蕴，任连勇(1．白城师范学院机械工程学院，吉林白城137000；2．93069部队，辽宁普兰店116200)摘要：阐述了有限元法的概念、有限元法的发展状况，对有限元法的工程应用作了相应介绍。关键词：6-限元；计算方法；应用研究中图分类号：TB301有限元法是一种现代计算方法，它是随着计算代初也开始陆续组织研制了HAJIF(I，II，III)，机技术的发展而迅速发展起来的。有限元法(FEA，YIDOYU，C

2、OMPASS，并多次获国家级奖励等。9O年FiniteElementAnalysis)是把复杂问题分解成简单问代以来，国家加大对外开放，国外软件涌人我国市题来求解。它将待求解问题看成是由许多小的互连场，加速了有限元技术在我国的推广，大大提高了我子问题组成(小的互连子问题就是我们所说的有限国装备制造业的设计水平。元)，对每一单元求得近似解，然后推导求解出总的待解问题的解。因为实际问题被简单的子问题所代2有限元技术应用研究替，所以这个解是近似解，不是准确解。有限元法计2．1有限元法在汽车行业中的应用算精度比较高，能解决比较复杂的问题，因而被广泛在汽车车架

3、车身的设计中，可以通过有限元法应用于工程分析领域。对汽车零部件的强度、刚度进行分析设计。在汽车的碰撞、安全性能方面也可以采用有限1有限元技术的发展概况元法进行模拟计算。而且有限元法在动力学仿真、1．1发展历史噪声控制等多方面都有应用。由于采用了有限元法1960年克拉夫(clough)首次在论文中提出“有对汽车进行分析设计，使得实验周期缩短，节省了大限元法”。1970年，随着计算机的发展，有限元方法量的人力、资金，提高了汽车的舒适性和安全性_】j。得到了很大发展。但在20世纪90年代以前，由于22有限元法在纺织行业中的应用计算机发展的局限，有限元建模也

4、仅局限于对单个我们的日常生活离不开着装，衣服装点我们的物理场的模拟，较为常见的就是对力学、传热、流体生活。应用有限元法对纺织机件进行结构力学分析以及电磁场的模拟。2000年以来，科学界在非线性从2O世纪8O年代就开始了。织物和复合材料的力结构的数值解法方面做了大量工作。随着计算机技学分析现在也广泛应用有限元法。织物的结构力学术的快速发展，有限元分析实现了由单场分析到多分析要比对纺织机件的结构力学分析复杂得多，因场分析的转变。为其结构的大位移、大应变属于非线性问题，得采用1．2国内发展状况非线性有限元法才能解决J。1965年我国计算数学家冯康在《应用数

5、学与计2．3有限元法在机械工程中的应用算数学》上发表论文《基于变分原理的差分格式》，有限元法在机械工程中的应用主要有以下几个是我国创立有限元法的标志。60年代中期国内出方面：现了学习研究有限元法的单位和个人，但由于各方1)动、静力学分析：当作用在结构上的载荷不面条件的制约，在很长一段时间，我国有限元技术的随时间变化或随时的变化十分缓慢应进行静力学分开发应用发展缓慢；70年代中期，大连理工大学研析；而当受到外界激励，破坏结构时考虑用动力学分制出了DDJ，JIGFEX有限元分析软件和DDDU结构析；优化软件；北京农业大学李明瑞教授研发了FEM软2)热应力

6、分析：结构的工作温度不等于安装温件；80年代中期，北京大学袁明武教授研制出了度时或工作时结构内部存在温度分布时结构内部的SAP一84；由于航空工业需要，航空工业部从70年温度应力；第1期李冰等：“有限元法”的发展与应用713)接触分析：用于分析结构物发生接触时的接的精准度和使用寿命，在国防现代化建设中发挥着触面状态法向力等；重要作用。4)屈曲分析：用于研究结构在特定载荷下的稳3总结定性以及确定结构失稳的临界载荷；屈曲分析包括：线性屈曲和非线性屈曲分析J。随着时代的发展，人们对生活质量要求的不断2．4有限元法在电机工作中的应用提高，产品更新换代的速度不

7、断加快，有限元法在有温升是影响电机的运行特性和使用寿命的主要效缩短产品设计周期、提升产品质量方面的有效性原因之一L4J。电机磁场是影响温升的重要因素，有愈发受到重视，从汽车到航天飞机几乎所有的设计限元法则是计算电机磁场的有力工具。因此，现在制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材很多进行电机磁场仿真都是运用有限元法实现料加工、航空航天、汽车、电子电器、土木建筑、国防的引。军工、铁道、石化、船舶、能源和科学研究等各个领域2．5有限元法在建筑工程中的应用都得到了广泛的应用。有限元法这种化整为零，集近年来，建筑业在我国得到了较快发展，高层建零为整的方

8、法正在改变着我们的生产生活。我们有筑越来越多，结构越来越复杂，结构设计越来越受到理由相信有限元法的应用将会越