有限元法基础重点归纳.doc

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1、1、有限元这种数值计算方法起源于20世纪50年代屮期航空工稈屮飞机结构的矩阵分析。2、有限单元法的基木思想：在力学模型上将一个原来连续的物体离散成为有限个具有一定大小的单元，这些单元仅在有限个节点上相连接，并在节点上引进等效力以代替实际作用于单元上的外力。3、节点：网格间相互连接的点。4、边界：网格与网格的交界线。5、有限元的优点：①理论基础简明，物理概念清晰，且可在不同的水平上建立起对该法的理解②具有灵活性和适用性，应用范围极为广泛③该法在具体推导运算屮，广泛采用了矩阵方法。6、有限单元法分类（从选择基木未知量的角度）：位移法（以节点位移为基木未知量，通用性广）、力法（以节点力）、

2、混合法（一部分以节点位移，另一部分以节点力）7、有限元法分析计算的基木步骤：①结构的离散化②单元分析（选择位移模式，建立单元刚度方程，计算等效节点力）③整体分析④求解方程，得岀节点位移⑤由节点位移计算单元的应变与应力。8、单元划分：将某个机械结构划分为由各种单元纟R成的计算模型。9、有限元法基本近似性儿何近似。10、弹性力学的任务：分析弹性体在受外力作用并处于平衡状态下产生的应力、应变和位移状态及H相互关系等。11、弹性力学假设所研究的物体是连续的、完全弹性的、均匀的、备向同性的、微小变形的和无初应力的12、外力：体力（分布在物体体积内的力一-重力、惯性力、电磁力）面力（分布在物体表

3、面上的力-一流体压力、接触力、风力）13、应力：物体受外力作用，或由于温度有所改变，其内部发生的内力。-Z/I[^x勺％卩14、应变：物体受到外力作用时，其形状发生改变时的形变。一-长度和角度。£=<[5勺2YxYyFz卩15、位移：弹性体在载荷作用下，不仅会发生形变，还将产生位移，即弹性体位置的移动。6=■!v=[uvw]116:、变形协调条件：设想在变形前，把弹性体分为许多微小立方单元体。变形后，每个单元体都产生任意变形而变成一些六面体。可能发生这样的情况，这些六面体再也不能组合成一个连续的变形体，为了保证这些六面体仍能组合成一个连续体，每一个小单元体的应变分量必须满足某一确定的

4、关系。这个关系就是变形协调条件或称变形连续条件。17、物理方程：三维情况下应力和应变Z间的转换关系。-一广义虎克定律。18、平衡状态：当物体在外力作用下保持静止或等速肓线运动时的状态。19、泛函：如果对某一类函数y(x)它的每一个函数值都有一个II值与Z对应，则变量II称为白变函数y(x)的泛函。20、李兹法的方法和步骤：①把所求泛函II[y(x)J的极值问题的解，表达成一系列可能解的线性纟R合y=②把这个线性组合式带入所讨论问题的泛函式II[y(x)J屮去，并计算岀此泛函式的变分6II③由泛函极值条件611=0,算出线性纟R合式屮的待定系数兔，使之满足基木微分方稈④把算得的待定系数

5、卬值代入设定的式，即求得所讨论问题的解。21、平面问题：指弹性体内一点的应力、应变或位移只和两个坐标方向的变量有关。22、弹性力学问题的有限元法主要步骤：离散化一-单元分析一-整体分析23、连续弹性体离散化：将连续体划分为有限个互不重蒂、互不分离的三角形单元，这些三角形在其顶点处互相较接。24、离散化的注意事项：(角度30-150,细长比不超3)①对称性的利用②节点的选择和单元的划分③节点的编号。25、单元分析的主要任务：推导基本未知量单元节点位移与其对应量单元节点力Z河的转换关系。26、位移模式：将结构离散为许多小单元的集合体，用较简单的函数来描述单元內备点位移的变化规律。可煤响有

6、限元法的计算精度和收敛性。f27、形函数的性质：①形函数是坐标(x,y)的线性函数②形函数Ni在节点i处等于1,在其他节点上的值等于0；对于Nj,Nm,也有同样的表达式③单元内任意一点(x,y)有d；：：策;：：：；：④在三角形单元边界ij上一点(X,V),有形函数公式M(尢,y)=1-三丸Nj(x,y)=三乞Nm(x,y)=0⑤形函数Ni在单元上的面积分和边界ijXj—XiXj—Xi上的线积分为几Ntdxdy=彳ff..Nidi=拥28、位移函数所要满足的条件：①位移函数必须能反映单元的刚体位移②位移函数必须能反应单元的常量应变③位移函数应尽可能反应位移的连续性(完备单元:满足①②

7、;协调单元：满足③；完备而非连续单元：满足①②不满足③)29、常应变三角形单元：当单元确定后。矩阵B是常量，单元屮任一点的应变分最也是常量的单元。30、有限元法的任务：建立和求解整个弹性体的节点位移和节点力Z间的关系的平衡方程。31、单元刚度矩阵：表达了单元节点位移与节点力Z间的转换关系。32、单元刚度矩阵的性质：①单元刚度矩阵中每个元素有明确的物理意义②/T是对称炬阵③的每一•行或每一列元素Z和为零，因此/T为奇异矩阵④不随单元的平行移动或作nH角度的转