【模擬界說(shuō)的有限元分析到底"長(zhǎng)"啥樣?|泥聽(tīng)我說(shuō)】【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-01-23 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

作者就讀于市政工程專業(yè),其主要研究方向?yàn)槲蹚U水處理技術(shù)、污泥及固體廢棄物處理處置、反應(yīng)器水力特性及CFD模擬和優(yōu)化,在CFD模擬方面有較好的成果,尤其在水處理反應(yīng)器方面,較有見(jiàn)地。好,接下來(lái),咱們言歸正傳,我從自身接觸Ansys方面來(lái)和大家一起聊一聊有限元分析。

1 有限元概念

2 有限元分析常用軟件

3 有限元的應(yīng)用

1 有限元的概念

有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)(幾何和載荷工況)進(jìn)行模擬。還利用簡(jiǎn)單而又相互作用的元素,即單元,就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無(wú)限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。它是50年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域--飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析方法,隨后很快廣泛的應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場(chǎng)、流體力學(xué)等問(wèn)題,有限元方法已經(jīng)應(yīng)用于水工、土建、橋梁、機(jī)械、電機(jī)、冶金、造船、飛機(jī)、導(dǎo)彈、宇航、核能、地震、物探、氣象、滲流、水聲、力學(xué)、物理學(xué)等,幾乎所有的科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域。

1943年Courant從應(yīng)用數(shù)學(xué)角度,嘗試用定義在三角形區(qū)域上的分片連續(xù)函數(shù)和最小位能原理相結(jié)合來(lái)求解St.Venant扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。

1956年Turner、Clough等將剛架位移法推廣到彈性力學(xué)平面問(wèn)題,用三角形單元法求得平面應(yīng)力問(wèn)題的正確解答。

1960年Clough進(jìn)一步處理了彈性力學(xué)問(wèn)題,并第一次提出了“有限單元法”的名稱,使得人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到有限單元法的功能。

1963~1964年Besseling、Melosh等人證明了有限法是基于變分原理的Ritz法的另一種形式,從而確認(rèn)有限元法是處理連續(xù)介質(zhì)問(wèn)題的一種普遍方法,并為有限元找到了理論基礎(chǔ)。

60年代后期開(kāi)始形成進(jìn)一步利用加權(quán)余量法來(lái)確定單元特性和建立有限元方程。

70年代以來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,有限元的理論和應(yīng)用研究范圍也隨之活躍起來(lái)。

2 有限元分析常用軟件

國(guó)外軟件

大型通用有限元商業(yè)軟件:如ANSYS可以分析多學(xué)科的問(wèn)題,例如:機(jī)械、電磁、熱力學(xué)等;電機(jī)有限元分析軟件NASTRAN等。還有多物理場(chǎng)耦合計(jì)算方面的COMSOL Multiphysics與三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的Creo(Pro\E),UG,CATIA等都是比較強(qiáng)大的。

國(guó)內(nèi)軟件

國(guó)產(chǎn)有限元軟件:FEPG,SciFEA,JiFEX,KMAS,FELAC等。

3 有限元的應(yīng)用

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,產(chǎn)品更新周期愈來(lái)愈短,企業(yè)對(duì)新技術(shù)的需求更加迫切,而有限元數(shù)值模擬技術(shù)是提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的一項(xiàng)有效手段,所以,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展,有限元法在工程設(shè)計(jì)和科研領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的重視和應(yīng)用,已經(jīng)成為解決復(fù)雜工程分析計(jì)算問(wèn)題的有效途徑,從汽車到航天飛機(jī)幾乎所有的設(shè)計(jì)制造都已離不開(kāi)有限元分析計(jì)算,其在機(jī)械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器、國(guó)防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用已使設(shè)計(jì)水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。

目前,小編身邊土木工程的童鞋用有限元分析較多,多數(shù)用來(lái)對(duì)混凝土靜力、混凝土結(jié)構(gòu)動(dòng)力、橋梁結(jié)構(gòu)、多場(chǎng)耦合作用、鋼結(jié)構(gòu)工程和優(yōu)化等方面的分析。

開(kāi)放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才