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《2019年hzf第6章用有限单元法解平面问题ppt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、第六章平面问题的有限元法平面问题的有限单元法早在四十年代初，欧拉等人就提出了有限单元法的基本思想，但一直没有引起人们的足够重视。直到五十年代中期，才开始有人利用这种思想对航空工程中的飞机结构进行矩阵分析。其分析思路是，将整个结构看作是由有限个力学小单元相互连接而形成的集合体，每个单元的力学特性组合在一起便可提供整体结构的力学特性。这种处理问题的思路，在1960年被广泛用于求解弹性力学的平面应力问题，并开始使用“有限单元法”这一术语。一、有限元法将随着电子计算机的应用而发展起来的一种有效的离散化数值解法补充:有限元法的发展几十年来，有限元单
2、元法已在各个工程领域得到了广泛的应用，相应的大型软件已成为现代工程设计中一个重要的不可缺少的计算工具。特别是近年来，由于计算机辅助设计在工程设计中日益广泛的应用，有限元程序包亦已成为CAD常用计算方法库中不可缺少的重要内容之一，并且与优化设计技术结合，形成了大规模的集成系统。工程设计人员使用这些系统，就可以高效而正确合理地确定最佳设计方案。刚架位移法的解体思路弹性力学平面问题平衡问题稳定问题与动力问题弹性问题弹塑性与粘性问题、土力学与岩石力学结构计算结构优化设计问题工程力学力学的其它领域固体力学流体力学、渗流与固结理论、热传导与热应力、磁
3、场及建筑声学与噪生问题1、新型单元的研究2、有限元法数学基础的奠定3、向新领域的扩展4、通用程序编制和设计自动化的研究二、有限元法的发展带动了其他领域的发展三、近来研究较多的问题可归纳入下：随着有限元法的不断应用和计算机的高速发展,很多工程软件已成为有效的科学计算手段并大量用于世纪工程中.如：ANSYSADINAABAQUSSAP5SUPERSAPNFAPNASTRAN这些软件虽仅是计算工具，但他们的发展也为有限元法的应用拓宽了领域，趋近于多元化，多角度多功能的计算。特别是前后处理的不断更新，优化，更使软件运用的得心应手。有限元法的成就下
4、面是著名软件介绍：Ansys软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，可广泛用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等一般工业及科学研究。该软件可在大多数计算机及操作系统中运行，从PC机到工作站直至巨型计算机，Ansys文件在其所有的产品系列和工作平台上均兼容。Ansys软件多物理场耦合的功能,允许在统一模型上进行各式各样的耦合计算,如：热—流体耦合,磁—电耦合,以及电—磁—流体—热耦合，确保了所有的Ansys用户的多领域多
5、变工程问题的求解。Ansys基于Motif的菜单系统是用户能够通过对话框、下拉菜单和子菜单进行数据输入和功能选择，为用户使用Ansys提供“导航”。Ansys简介该程序最为显著特点是加入交互式操作方式,即能在分析前用交互式图形为验证模型的几何形状,材料及边界条件。分析之后又能立即用图形交互的检查分析结果。2该程序提供一个循序渐进的能力表,包括高级结构非线性,电磁场,计算流体力学,设计优化一般接触面,自适应网格划分，大应变,有限转动动能和参数化建模.一、Ansys软件作为一个大型通用的有限元程序,其功能以为全世界公认,Ansys软件特点如下
6、:软件的设计分析和优化功能也可很方便地应用到CAD系统生成的模型上。新增强的功能,使程序更灵活更好用,计算速度更快。3为用户使用本程序提供直观的途径界面,并配有完整的联机声明及帮助系统.供用户完成深入应用课题。二、Ansys软件提供了一个不断改进的功能清单，具体包括：结构高度非线性仿真Ansys采用了牛顿-拉普森迭代求解，并为了增强问题的收敛性，提供了自适应下降、线性搜索、自动载荷步、二分法及弧长法等一系列命令。可以计算由大的位移、应变及有限转动引起的结构几何非线性问题、与时间有关的材料非线性问题以及接触引起的状态非线性问题。热分析Ans
7、ys热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。包括热传导、热对流及热辐射三种传导方式。此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。热分析用于计算一个系统或部件的温度分布，如热量获取或损失、热梯度、热流密度等。电磁分析Ansys可分析电磁场的多方面问题，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线、力、运动效应、电路和能量损失等。可用于有效地分析下面所列的各类设备：电力发电机、变压器、螺线管传动器、电动机、磁成像系统、图象显示设备传感器、磁悬浮装置、波导、开关等。设计优化Ansys提供了两
8、种优化方法，它们可以处理大多数的优化问题。零阶方法是一个很完美的处理方法，可以很有效的处理大多数的工程问题。一阶方法基于目标函数对设计变量的敏感程度，因此更加适合于精确的优化分析。优化中Ans
