有限元分析法课件.ppt

《有限元分析法课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章有限元分析法第1节有限元分析法基本概念有限元分析法（FiniteElementAnalysis，FEA）有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。定义物理系统举例几何体载荷物理系统结构热将一个连续体的求解区域离散（剖分）成有限个形状简单的子区域（单元），各子区域相互连接在有限个节点上，承受等效节点载荷（应力载荷、温度载荷、流动载荷、磁载荷等）；根据“平衡”条件分析并建立各节点

2、的载荷场方程，然后将它们组合起来进行综合求解，以获得对复杂工程问题的近似数值解。即：离散化处理单元分析整体分析有限元分析基本思路有限元分析基本思路有限元模型有限元模型是真实系统理想化的数学抽象。定义真实系统有限元模型节点和单元节点:空间中的坐标位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。单元:一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实体以及二维或三维的单元等种类。有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连接，并承受一定载荷。载荷载荷单元类型及单元特性2、

3、网格疏密（relativedensity）Elements:132Max.stress:300.60MPaElements:84Max.stress:296.36MPa网格划分方法3、自适应分网(Adaptivemeshing)网格划分方法信息是通过单元之间的公共节点传递的。...AB........AB...1node2nodes分离但节点重叠的单元A和B之间没有信息传递（需进行节点合并处理）具有公共节点的单元之间存在信息传递节点和单元第2节有限元建模方法FiniteelementmodelNod

4、edataElementdataBoundaryconditiondatasolversInputdataShapeandmaterialInteractionwithoutside测试分析问题定义有限元模型实际结构设计方案几何模型建立单元类型选择单元特性定义网格划分模型检查边界条件定义软件单元库计算结果比较模型修正建模分析的一般步骤有限元分析过程有限元模型节点数据单元数据边界条件数据节点编号坐标值坐标参考系代码位移参考系代码节点总数单元编号单元节点编号单元材料特性码单元物理特性值码单元截面特性位移

5、约束数据载荷条件数据热边界条件数据码其它边界条件数据码相关几何数据ExampleofmodelingfixedCalculation:stress,deformation,reactionCADmodeldetailsignoredGeometricmodelforFEA6.1有限元建模概述Elementtype：3节点三角形平面应力单元单元类型选择Elementproperties：材料特性：E,µ单元厚度：t单元特性定义网格划分模型检查低质量单元畸形单元重合节点重合单元固定约束集中力边界条件定义

6、ModelingSolvingPost-processingdeformationStressdistributionReaction第2节制订分析方案通常考虑的分析因素分析领域和目的线性/非线性问题分析细节的考虑模型对称性单元类型材料特性载荷第2节制订分析方案分析领域和目的如果你要对一个物理系统进行有限元分析，就是这样一个问题的答案：“利用FEA我想研究结构哪些方面的情况？”结构分析热分析磁分析流体分析……耦合分析实体运动，承受压力，或实体间存在接触施加热、高温或存在温度变化恒定的磁场或磁场电流（

7、直流或交流）气（液）体的运动，或受限制的气体/液体以上各种情况的耦合结构热磁流体电耦合场分析领域和目的线性/非线性分析“我的物理系统是在线性还是非线性状态下工作？线性求解能满足我的需要吗？如果不能，必须考虑哪种非线性特性？”许多情况和物理现象都要求进行非线性计算。线性/非线性分析(a)订书钉Ftt0t1t2t3(b)木制书架tF1.几何非线性2.材料非线性3.不断变化的工作状态造成的非线性非线性最大的特性就是变结构刚度。它由多种原因引起的，其中主要有以下三个方面的因素：线性/非线性分析几何非线性当结

8、构位移相对于结构最小尺寸显得较大时，该因素不可忽略。BA线性/非线性分析材料非线性线弹性基于材料的应力和应变关系是常数关系的假设―“弹性模量”或“杨氏模量”为常数。因此，非线性材料应力－应变关系是非线性的。应变应力弹性模量(E)应变应力屈服点..材料极限塑性应变线性/非线性分析材料非线性(续)实际当中，没有那种材料的应力－应变关系是完全遵循线性关系的，线性假设只不过是一种近似处理。对于大多数工程材料而言，在外载荷不足使结构破坏情况下，这种近似是非常好的，能较好地确定设