有限元学习总结

有限元学习总结
有限元学习总结

有限元学习总结

最近在看有限元这类问题,在这几天的时间里,我弄懂了有限元的一些基本知识,下面进行一些必要的总结。

离散化既是将连续体用假象的线或面分割成有限个部分,各部分之间用有限个点连接,每个部分称为一个单元,连接的点称为结点。常用的单元离散有三节点三角形单元,六节点三角形单元,四节点四边形单元,八节点四边形单元以及等参元。例如,对于平面问题,最简单最常用的离散方式是将其分解成有限个三角形单元。

有限元的基本思想:首先将其求解域离散为有限个单元,单元与单元在节点相互连接,即原始连续求解域用有限个单元的集合近似代替,我们称这是第一次近似。对每个单元选择一个简单的场函数近似表示真实场函数在其上的分布规律,该简单函数可由单元节点上物理量来表示,通常称为插值函数或位移函数,这也是第二次近似。

有限元通常用的是两种方法,第一种是力法,也称柔度法,这是用内力作为问题的未知量,要得到控制方程,首先要使用平衡方程,然后进行协调方程找出必要的附加方程,结果是一组确定多余力或未知力的代数方程组。第二种叫位移法,也称刚度法,假定节点位移作为问题的未知量。我们比较常用的是位移法。

通过这段时间的学习,我了解到用有限元求到的解一般都偏小,原因是连续体的一部分,具有多个自由度,在假定了单元位移函数后,自由度限制为只有以节点位移表示的有限自由度,即位移函数对单元的变形进行了约束和限制,使单元的刚度较实际连续体加强了,因此,

连续体的整体刚度随之增加,离散化后的刚度较实际的刚度k为大,所以,所求解的解偏小。

有限元分析的基本步骤:第一步,将结构进行离散化,包括单元划分,结点编号,单元编号,结点坐标计算,位移约束条件确定。第二步,等效结点力的计算。第三步,刚度矩阵的计算。第四步,建立整体平衡方程,引入约束条件,求解结点位移。第五步,应力计算。

刚度矩阵具有什么特点:1刚度矩阵是对称矩阵,2每个元素有明确的物理意义,3刚度矩阵的主对角线上的元素总是正的,4刚度矩阵是一个稀疏矩阵,5刚度矩阵是一个奇异阵。

平面问题中的应力分量应满足哪些条件:A、平衡微分方程、相容方程、应力边界条件、多连体中的位移单值条件;B、代入相容方程,不满足相容方程,不是可能的解答;C、代入相容方程,不满足相容方程,由此求得的位移分量不存在。

整体平衡方程中约束条件的处理:1:划行划列法:零位移约束条件、非零位移约束条件;2:乘大数法。

通过学习了上面的这些问题,使我了解了很多有关有限元的知识,并且知道了有限元的很多优势与作用。要想在以后的发展中有更高的提升步伐,有限元的学习是必不可少的。我们可以一步步的搞清楚每一个步骤,了解有限元的基本思想,深刻体会其内涵,多做一些题。

ANSYS新手入门学习心得

(1) 如果你模拟结构体中裂缝扩展过程的模拟,在Ansys中可以用全解耦损伤分析方法来近似模拟裂缝扩展,我曾用Ansys软件中提供的可以定义10,000个材料参数和单元ekill/alive 功能完成了层状路面体中表面裂缝和反射裂缝在变温作用下的扩展过程的模拟。我模拟的过程相对来说比较简单,模拟过程中我们首先要知道裂缝的可能扩展方向,这样在裂缝可能扩展的带内进行网格加密处理,加密到什么程度依据计算的问题来确定。 (2) 如果采用断裂力学理论计算含裂缝结构体的应力强度因子,建模时只需在裂尖通过命令kscon生成奇异单元即可。Ansys模块中存在的断裂力学模块可以计算I、II、III型应力强度因子(线弹性断裂力学)和J积分(弹塑性断裂力学),在Ansys中verification里面有一个计算I型应力强度因子的例子vm143,参见该例子就可以了。 (3) 如果通过断裂力学模拟裂缝的扩展过程,需要采用动态网格划分,这方面我没有做,通过Ansys的宏命令流应该可以实现。技术参考可参阅文献:杨庆生、杨卫.断裂过程的有限元模拟.计算力学学报,1997,14(4). (4) 我现在做动荷载作用下路面结构体中应力强度因子的分布规律,我是通过位移插值得到不同时间点处的应力强度因子。如果想这样做,可参阅理论参考中关于应力强度因子计算说明。 1. 讨论两种Ansys求极限荷载的方法 (1)力加载 可以通过对应的方法(比如说特征值屈曲)估计结构的极限荷载的大致范围,然后给结构施加一个稍大的荷载,打开自动荷载步二分法进行非线性静力分析,最后计算会因不收敛终止,则倒数第二个子步对应的就是结构的极限荷载;另外,也可以选择弧长法,采用足够的子步(弧长法可以一直分析到极限承载力之后的过程)同样可以从绘制的荷载位移曲线或计算结果中找出结构的极限荷载。 (2)位移加载 给结构施加一个比较大的位移,打开自动荷载步二分法进行非线性分析,保证足够的子步数,这样也可以分析到极限荷载以后,通过绘制荷载位移曲线或查看相应结果文件也可知道结构的极限荷载。 希望众高手讨论一下 (1)弧长法求极限荷载的收敛性问题,如何画到荷载位移曲线的下降段? (2)位移法求极限荷载的具体步骤? 2. 需要注意的问题 1. 由于SOLID 65单元本身是基于弥散裂缝模型和最大拉应力开裂判据,因此在很多情况下会因为应力集中而使混凝土提前破坏,从而和试验结果不相吻合,因此,在实际应用过程中应该对单元分划进行有效控制,根据作者经验,当最小单元尺寸大于5cm 时,就可以有效避免应力集中带来的问题; 2. 支座是另一个需要注意的问题。在有限元分析中,很多时候约束是直接加在混凝土节点上,这样很可能在支座位置产生很大的应力集中,从而使支座附近的混凝土突然破坏,造成求解失败。因此,在实际应用过程中,应该适当加大支座附近单元的尺寸或者在支座上加一些弹性垫块,避免支座的应力集中;

有限元基础知识归纳

有限元知识点归纳 1.、有限元解的特点、原因? 答:有限元解一般偏小,即位移解下限性 原因:单元原是连续体的一部分,具有无限多个自由度。在假定了单元的位移函数后,自由度限制为只有以节点位移表示的有限自由度,即位移函数对单元的变形进行了约束和限制,使单元的刚度较实际连续体加强了,因此,连续体的整体刚度随之增加,离散后的刚度较实际的刚度K为大,因此求得的位移近似解总体上将小于精确解。 2、形函数收敛准则(写出某种单元的形函数,并讨论收敛性)P49 (1)在节点i处N i=1,其它节点N i=0; (2)在单元之间,必须使由其定义的未知量连续; (3)应包含完全一次多项式; (4)应满足∑Ni=1 以上条件是使单元满足收敛条件所必须得。可以推证,由满足以上条件的形函数所建单元是完备协调的单元,所以一定是收敛的。 4、等参元的概念、特点、用时注意什么?(王勖成P131) 答:等参元—为了将局部坐标中几何形状规则的单元转换成总体(笛卡尔)坐标中的几何形状扭曲的单元,以满足对一般形状求解域进行离散化的需要,必须建立一个坐标变换。即: 为建立上述的变换,最方便的方法是将上式表示成插值函数的形式,即: 其中m是用以进行坐标变换的单元节点数,xi,yi,zi是这些结点在总体(笛卡尔)坐标内的坐标值,Ni’称为形状函数,实际上它也是局部坐标表示的插值函数。称前者为母单元,后者为子单元。 还可以看到坐标变换关系式和函数插值表示式:在形式上是相同的。如果坐标变换和函数插值采用相同的结点,并且采用相同的插值函数,即m=n,Ni’=Ni,则称这种变换为等参变换。 5、单元离散?P42 答:离散化既是将连续体用假想的线或面分割成有限个部分,各部分之间用有限个点相连。每个部分称为一个单元,连接点称为结点。对于平面问题,最简单、最常用的离散方式是将其分解成有限个三角形单元,单元之间在三角形顶点上相连。这种单元称为常应变三角形单元。常用的单元离散有三节点三角形单元、六节点三角形单元、四节点四边形单元、八节点四边形单元以及等参元。 6、数值积分,阶次选择的基本要求? 答:通常是选用高斯积分 积分阶次的选择—采用数值积分代替精确积分时,积分阶数的选取应适当,因为它直接影响计算精度,计算工作量。选择时主要从两方面考虑。一是要保证积分的精度,不损失收敛性;二是要避免引起结构总刚度矩阵的奇异性,导致计算的失败。

abaqus有限元分析过程

一、有限单元法的基本原理 有限单元法(The Finite Element Method)简称有限元(FEM),它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛,几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。 有限元方法的基本思路是:化整为零,积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时,应把连续的求解区域分割成有限个单元,并在每个单元上指定有限个结点,假设一个简单的函数(称插值函数)近似地表示其位移分布规律,再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法,建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系,得到一组以结点位移为未知量的代数方程组,从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力 二、ABAQUS有限元分析过程 有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型,从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散,即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作:如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。

2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。 由于这一步运算量非常大,所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理, 并按一定方式显示或打印出来,以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估,并作为相应的改进或优化,这是惊醒结构有限元分析的目的所在。 下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到,这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part(部件) 用户在Part模块里生成单个部件,可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状,也可以从其它的图形软件输入部件。 Property(特性) 截面(Section)的定义包括了部件特性或部件区域类信息,如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中,用户生成截面和材料定义,并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly(装配件) 所生成的部件存在于自己的坐标系里,独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本(instance),并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位,从而生成一个装配件。 一个ABAQUS模型只包含一个装配件。

CATIA有限元分析计算实例-完整版

CATIA有限元分析计算实例 CATIA有限元分析计算实例 11.1例题1 受扭矩作用的圆筒 11.1-1划分四面体网格的计算 (1)进入【零部件设计】工作台 启动CATIA软件。单击【开始】→【机械设计】→【零部件设计】选项,如图11-1所示,进入【零部件设计】工作台。 图11-1单击【开始】→【机械设计】→【零部件设计】选项 单击后弹出【新建零部件】对话框,如图11-2所示。在对话框内输入新的零件名称,在本例题中,使用默认的零件名称【Part1】。点击对话框内的【确定】按钮,关闭对话框,进入【零部件设计】工作台。 (2)进入【草图绘制器】工作台 在左边的模型树中单击选中【xy平面】, 如图11-3所示。单击【草图编辑器】工具栏内的【草图】按钮,如图11-4所示。这时进入【草图绘制器】工作台。 图11-2【新建零部件】对话框

图11-3单击选中【xy平面】 (3)绘制两个同心圆草图 点击【轮廓】工具栏内的【圆】按钮,如图11-5所示。在原点点击一点,作为圆草图的圆心位置,然后移动鼠标,绘制一个圆。用同样分方法再绘制一个同心圆,如图11-6所示。 图11-4【草图编辑器】工具栏 图11-5【轮廓】工具栏 下面标注圆的尺寸。点击【约束】工具栏内的【约束】按钮,如图11-7所示。点击选择圆,就标注出圆的直径尺寸。用同样分方法标注另外一个圆的直径,如图11-8所示。 图11-6两个同心圆草图 图11-7【约束】工具栏 双击一个尺寸线,弹出【约束定义】对话框,如图11-9所示。在【直径】数值栏内输入100mm,点击对话框内的【确定】按钮,关闭对话框,同时圆的直径尺寸被修改为100mm。用同样的方法修改第二个圆的直径尺寸为50mm。修改尺寸后的圆如图11-10所示。

有限元学习心得

有限元学习心得 吴清鸽车辆工程 50110802411 短短八周的有限元课已经结束。关于有限元,我一直停留在一个很模糊的概念。我知道这是一个各个领域都必须涉及的点,只要有关于CAE分析的,几乎都要涉及有限元。总体来说,这是一门非常重要又有点难度的课程。 有限元方法(finite element method) 或有限元分析(finite element analysis),是 求取复杂微分方程近似解的一种非常有效的工具,是现代数字化科技的一种重要 基础性原理。将它用于在科学研究中,可成为探究物质客观规律的先进手段。将 它应用于工程技术中,可成为工程设计和分析的可靠工具。本课程教学基本内容 有固体力学和结构力学简介;有限元法基础;桁架、梁、刚架、二维固体、板和 壳、三维固体的有限元法;建模技术;热传导问题的有限元分析;PATRAN软件 的使用. 通过有限元分析课程学习使我了解和掌握了一些有限元知识: 1.简要了解二维和三维固体以及桁架、梁和板结构的三组基本力学方程,即表示位移-应变关系的几何方程,表示应力-应变关系的本构方程和表示内力-外力关系的平衡方程。 2.了解利用能量法形成有限元离散系统方程的基本原理,即哈密尔顿原理。掌握有限元分 析的基本方法及步骤,包括域的离散、位移插值、构造形函数、单元有限元方程 的建立、坐标变换、整体有限元方程的组装、整体有限元方程的求解技术。 3.具体深入的了解并掌握桁架结构、梁结构、刚架结构、二维固体、板和壳结构、三维固体的有限元法分析技术,包括他们具体的形函数构造,应变矩阵,局部坐标系和整体坐标系中的单元矩阵。各种结构的实例研究。 4.了解并掌握建立高质量建模所涉及的各种关键技术。包括单元类型的选择,单元畸形的限制,不同阶数单元混用时网格的协调性问题,对称性的应用(平面对称、轴对称、旋转对称、重复对称),由多点约束方程形成刚域及应用(模拟偏移、不同自由度单元的连接、网格协调性的施加)等,以及多点约束方程的求解。以PATRAN有限元通用软件为例了解一般商业有限元软件的组成及结构。掌握PATRAN软件的基本使用。利用PATRAN软件上机实践完成两个上机练习:刚架结构有限元分析和三维固体有限元分析。 课程的具体学习内容: 内容: 1.三节点三角形单元:单元分析、总刚度矩阵组装、引入约束条件修正总刚度 矩阵、载荷移置、方程求解; 2.四边形单元分析、四节点四面体单元分析、八节点六面体单元分析;

有限元知识点汇总

有限元知识点汇总 第一章 1、何为有限元法?其基本思想是什么? 》有限元法是一种基于变分法而发展起来的求解微分方程的数值计算方法。 》基本思想:化整为零,化零为整 2、为什么说有限元法是近似的方法,体现在哪里? 》有限元法的基本思想是几何离散和分片插值; 》用离散单元的组合来逼近原始结构,体现了几何上的近似;用近似函数逼近未知量在单元内的真实解,体现了数学上的近似;利用与问题的等效的变分原理建立有限元基本方程,又体现了明确的物理背景。 3、单元、节点的概念? 》单元:把参数单元划分成网格,这些网格就称为单元。 》节点:网格间相互连接的点称为节点。 4、有限元法分析过程可归纳为几个步骤? 》3大步骤;——结构离散化;——单元分析;——整体分析。 5、有限元方法分几种?本课程讲授的是哪一种? 》有限元方法分3种;——位移法、力法、混合法。 》本课程讲授的:位移法 6、弹性力学的基本变量是什么?何为几何方程、物理方程及虚功方程?弹性矩阵的特点?》弹性力学的基本变量是——{外力、应力、应变、位移} 》几何方程——{描述弹性体应变分量与位移分量之间关系的方程} 》物理方程——{描述应力分量与应变分量之间的关系} 》虚功方程——{描述内力和外力的关系的方程} 》弹性矩阵特点——{ } 7、何为平面应力问题和平面应变问题? 》平面应力问题——{满足(1)几何条件——所研究的是一根很薄的等厚度薄板,即一个方向上的几何尺寸远远小于其余两个面上的几何尺寸;(2)载荷条件——作用于薄板上的载荷平行于板平面且沿厚度方向均匀分布,而在两板面上无外力作用} 》平面应变问题——{满足(1)几何条件——所研究的是长柱体,即长度方向的尺寸远远大于横截面的尺寸,且横截面沿长度方向不变;(2)载荷条件——作用于长柱体结构上的载荷平行于横截面且沿纵向方向均匀分布,两端面不受力} 第二章 7、形函数的特点? 》1形函数Ni再节点i处等于1,在其他节点上的值等于0,对于Nj、Nm也有同样的性质。》2在单元内任一点的各形函数之和等于1,即Ni+Nj+Nm=1 8、单元刚度矩阵的性质? 》1 K^e中每个元素都有明确的物理意义,每个元素都是一个刚度系数,他是单位节点位移分量所引起的节点力分量 》2 k^e是对称矩阵,具有对称性。 》3 K^e的每一行或每一列元素之和为零,是奇异矩阵

精讲solidworks有限元分析步骤

2013-08-29 17:31 by:有限元来源:广州有道有限元 1. 软件形式: ㈠. SolidWorks的内置形式: ◆COSMOSXpress——只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 ㈡. SolidWorks的插件形式: ◆COSMOSWorks Designer——对零件或装配体的静态分析。 ◆COSMOSWorks Professional——对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。 ◆COSMOSWorks Advanced Professional——在COSMOSWorks Professional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。 ㈢. 单独发行形式: ◆COSMOS DesignSTAR——功能与COSMOSWorks Advanced Professional相同。 2. 使用FEA的一般步骤: FEA=Finite Element Analysis——是一种工程数值分析工具,但不是唯一的数值分析工具!其它的数值分析工具还有:有限差分法、边界元法、有限体积法… ①建立数学模型——有时,需要修改CAD几何模型以满足网格划分的需要, (即从CAD几何体→FEA几何体),共有下列三法: ▲特征消隐:指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征,如外圆角、圆边、标志等。▲理想化:理想化是更具有积极意义的工作,如将一个薄壁模型用一个平面来代理(注:如果选中了“使用中面的壳网格”做为“网格类型”,COSMOSWorks会自动地创建曲面几何体)。 ▲清除:因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。如模型中的细长面、多重实体、移动实体及其它质量问题会造成网格划分的困难甚至无法划分网格—这时我们可以使用CAD质量检查工具(即SW菜单: Tools→Check…)来检验问题所在,另外含有非常短的边或面、小的特征也必须清除掉(小特征是指其特征尺寸相对于整个模型尺寸非常小!但如果分析的目的是找出圆角附近的应力分布,那么此时非常小的内部圆角应该被保留)。 ②建立有限元模型——即FEA的预处理部分,包括五个步骤: ▲选择网格种类及定义分析类型(共有静态、热传导、频率…等八种类别)——这时将产生一个FEA算例,左侧浏览器中之算例名称之后的括号里是配置名称; ▲添加材料属性: 材料属性通常从材料库中选择,它不并考虑缺陷和表面条件等因素,与几何模型相比,它有更多的不确定性。

有限元法的基本思想及计算 步骤

有限元法的基本思想及计算步骤 有限元法是把要分析的连续体假想地分割成有限个单元所组成的组合体,简称离散化。这些单元仅在顶角处相互联接,称这些联接点为结点。离散化的组合体与真实弹性体的区别在于:组合体中单元与单元之间的联接除了结点之外再无任何关联。但是这种联接要满足变形协调条件,即不能出现裂缝,也不允许发生重叠。显然,单元之间只能通过结点来传递内力。通过结点来传递的内力称为结点力,作用在结点上的荷载称为结点荷载。当连续体受到外力作用发生变形时,组成它的各个单元也将发生变形,因而各个结点要产生不同程度的位移,这种位移称为结点位移。在有限元中,常以结点位移作为基本未知量。并对每个单元根据分块近似的思想,假设一个简单的函数近似地表示单元内位移的分布规律,再利用力学理论中的变分原理或其他方法,建立结点力与位移之间的力学特性关系,得到一组以结点位移为未知量的代数方程,从而求解结点的位移分量。然后利用插值函数确定单元集合体上的场函数。显然,如果单元满足问题的收敛性要求,那么随着缩小单元的尺寸,增加求解区域内单元的数目,解的近似程度将不断改进,近似解最终将收敛于精确解。 用有限元法求解问题的计算步骤比较繁多,其中最主要的计算步骤为: 1)连续体离散化。首先,应根据连续体的形状选择最能完满地描述连续体形状的单元。常见的单元有:杆单元,梁单元,三角形单元,矩形单元,四边形单元,曲边四边形单元,四面体单元,六面体单元以及曲面六面体单元等等。其次,进行单元划分,单元划分完毕后,要将全部单元和结点按一定顺序编号,每个单元所受的荷载均按静力等效原理移植到结点上,并在位移受约束的结点上根据实际情况设置约束条件。 2)单元分析。所谓单元分析,就是建立各个单元的结点位移和结点力之间的关系式。现以三角形单元为例说明单元分析的过程。如图1所示,三角形有三个结点i,j,m。在平面问题中每个结点有两个位移分量u,v和两个结点力分量F x,F y。三个结点共六个结点位移分量可用列

有限元学习心得(总结文件)

有限元学习心得 吴清鸽车辆工程 短短八周的有限元课已经结束。关于有限元,我一直停留在一个很模糊的概念。我知道这是一个各个领域都必须涉及的点,只要有关于分析的,几乎都要涉及有限元。总体来说,这是一门非常重要又有点难度的课程。 有限元方法( ) 或有限元分析( ),是求取复杂微分方程近似解的一种非常有 效的工具,是现代数字化科技的一种重要基础性原理。将它用于在科学研究 中,可成为探究物质客观规律的先进手段。将它应用于工程技术中,可成为工 程设计和分析的可靠工具。本课程教学基本内容有固体力学和结构力学简介。 有限元法基础。桁架、梁、刚架、二维固体、板和壳、三维固体的有限元法。 建模技术。热传导问题的有限元分析。软件的使用. 通过有限元分析课程学习使我了解和掌握了一些有限元知识: .简要了解二维和三维固体以及桁架、梁和板结构的三组基本力学方程,即表示位移应变关系的几何方程,表示应力应变关系的本构方程和表示内力外力关系的平衡方程。 .了解利用能量法形成有限元离散系统方程的基本原理,即哈密尔顿原理。掌 握有限元分 析的基本方法及步骤,包括域的离散、位移插值、构造形函数、单元有限元方 程的建立、坐标变换、整体有限元方程的组装、整体有限元方程的求解技术。 .具体深入的了解并掌握桁架结构、梁结构、刚架结构、二维固体、板和壳结 构、三维固体的有限元法分析技术,包括他们具体的形函数构造,应变矩阵, 局部坐标系和整体坐标系中的单元矩阵。各种结构的实例研究。 .了解并掌握建立高质量建模所涉及的各种关键技术。包括单元类型的选择, 单元畸形的限制,不同阶数单元混用时网格的协调性问题,对称性的应用(平 面对称、轴对称、旋转对称、重复对称),由多点约束方程形成刚域及应用 (模拟偏移、不同自由度单元的连接、网格协调性的施加)等,以及多点约束 方程的求解。以有限元通用软件为例了解一般商业有限元软件的组成及结构。 掌握软件的基本使用。利用软件上机实践完成两个上机练习:刚架结构有限元 分析和三维固体有限元分析。 课程的具体学习内容: 内容: 1.三节点三角形单元:单元分析、总刚度矩阵组装、引入约束条件修正总刚 度矩阵、载荷移置、方程求解。 2.四边形单元分析、四节点四面体单元分析、八节点六面体单元分析。 3.其他常用单元形函数、自由度。

有限元分析与应用详细例题

《有限元分析与应用》详细例题 试题1:图示无限长刚性地基上的三角形大坝,受齐顶的水压力作用,试用三节点常单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析,并对以下几种计算方案进行比 较: 1)分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算; 2)分别采用不同数量的三节点常应变单元计算; 3)当选常应变三角单元时,分别采用不同划分方案计算。 一.问题描述及数学建模 无限长的刚性地基上的三角形大坝受齐顶的水压作用可看作一个平面问题,简化为平面三角形受力问题,把无限长的地基看着平面三角形的底边受固定支座约束的作用,受力面的受力简化为受均布载荷的作用。 二.建模及计算过程 1. 分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算 下面简述三节点常应变单元有限元建模过程(其他类型的建模过程类似): 1.1进入ANSYS 【开始】→【程序】→ANSYS 10.0→ANSYS Product Launcher →change the working directory →Job Name: shiti1→Run 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 1.3选择单元类型 单元是三节点常应变单元,可以用4节点退化表示。 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4 node 42 →OK (back to Element Types window)→Options… →select K3: Plane Strain→OK→Close (the Element Type window) 1.4定义材料参数

有限元的感想

一、简述 有限元法是随着计算机技术的应用而发展起来的一种先进的技术,广泛应用于各个领域中的科学计算、设计、分析中,成功的解决了许多复杂的设计和分析问题,己成为工程设计和分析中的重要工具。 有限元法的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。二、有限元法的解题步骤 1.结构离散化 将求解域或连续体划分成单元表示的组合体。单元和单元之间以节点相连。 2.选择插值函数 选择适当的插值函数以表达单元内的场变量的变化规律。 3.形成单元性质的矩阵方程 利用有限元法的不同解法,求出表达单个单元性质的矩阵方程。 4.形成整体系统的矩阵方程 综合求解域上的所有的单元性质矩阵方程,形成整体系统的矩阵方程。 5.约束处理,求解系统方程 利用系统矩阵方程建立求解方程组,引入边界条件,即约束处理,求解出节点上的未知场变量。 6.其它参数计算 利用已经求出的场变量,计算一些其它所希望的参数。 三、有限元的应用 目前,有限元法在机械研究领域里的应用主要有: 1.静力学分析。 2. 模态分析。 3. 谐响应分析和瞬态动力学分析。 4.热应力分析。 5. 接触分析。这 6. 屈曲分析。 7. 电磁场的分析。 由于接触有限元这么学科时间比较短,而且整个学习过程中也比较吃力,因为它是一门综合性的学科,学习过程中也发现了我其他一些课程中的一些薄弱之处,所以到目前为止这门学科学习的并不算理想。关于它在我未来科研中的应用,静力学分析是一个最基本也是一

有限元--命令流与部分基础知识

一、命令流 举例: 有一长为 100mm 的矩形截面梁,截面为 10X1mm ,与一规格为 20mmX7mmX10mm 的实体连接, 约束实体的端面, 在梁端施加大小为 3N 的 y 方向的压力, 梁与实体都为一材 料,弹性模量为 30Gpa ,泊松比为 0.3 。本例主要讲解梁与实体连接处如何利用耦合及约束 方程进行处理。 命令流如下: FINI /CLE LSEL,S,LOC,X,21,130 ! 选择梁线 LATT,1,2,2 ! 指定梁的单元属性 LESIZE,ALL,,,10 !指定梁上的单元份数 LMESH,ALL !划分梁单元 VSEL,ALL !选择所有实体 VATT,1,1,1 ! 设置实体的单元属性 ESIZE,1 !指定实体单元尺寸 MSHAPE,0,2D ! 设置实体单元为 2D MSHKEY,1 !设置为映射网格划分方法 VMESH,ALL ! 划分实体单元 ALLS !全选 FINI !退出前处理 /FILNAME,BEAM_AND_SOLID_ELEMENTS_CONNECTION ! 定义工作文件名 /TITLE,COUPLE_AND_CONSTRAINT_EQUATION ! 定义工作名 /PREP7 ET,1,SOLID95 ET,2,BEAM4 MP,EX,1,3E4 MP,PRXY,1,0.3 R,1 R,2,10.0,10/12.0,1000/12.0,10.0,1.0 BLC4,,,20,7,10 WPOFFS,0,3.5 WPROTA,0,90 VSBW,ALL WPOFFS,0,5 WPROTA,0,90 VSBW,ALL WPCSYS,-1 K,100,20,3.5,5 K,101,120,3.5,5 L,100,101 !进入前处理 !定义实体单元类型为 SOLID95 ! 定义梁单元类型为 BEAM4 !定义材料的弹性模量 !定义泊松比 !定义实体单元实常数 !定义梁单元实常数 !创建矩形块为实体模型 !将工作平面向 Y 方向移动 3.5 !将工作平面绕 X 轴旋转 !将实体沿工作平面剖开 !将工作平面向 Y 方向移动 !将工作平面绕 X 轴旋转 !将实体沿工作平面剖开 90 度 5 90 度 !将工作平面设为与总体笛卡儿坐标一致 !创建关键点 !创建关键点 !连接关键点生成梁的线实体

有限元分析软件比较分析

有限元分析软件 有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。它是50 年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法,随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。 有限元分析软件目前最流行的有:ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC 四个比较知名比较大的公司,其中ADINA、ABAQUS 在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件,ANSYS、MSC 进入中国比较早所以在国内知名度高应用广泛。目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合分析,但是除ADINA 以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析,唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。ANSYS是商业化比较早的一个软件,目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件,功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。 结构分析能力排名:ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS 流体分析能力排名:ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS 耦合分析能力排名:ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS 性价比排名:最好的是ADINA,其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC ABAQUS 软件与ANSYS 软件的对比分析: 1.在世界范围内的知名度:两种软件同为国际知名的有限元分析软件,在世界范围内具有各自广泛的用户群。ANSYS 软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉,它在计算机资源的利用,用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题,其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。由于ANSYS 产品进入中国市场早于ABAQUS,并且在五年前ANSYS 的界面是当时最好的界面之一,所以在中国,ANSYS 软件在用户数量和市场推广度方面要高于ABAQUS。但随着ABAQUS北京办事处的成立,ABAQUS软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高,并可望在今后的几年内赶上和超过ANSYS。 2.应用领域:ANSYS 软件注重应用领域的拓展,目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。ABAQUS 则集中于结构力学和相关领域研究,致力于解决该领域的深层次实际问题。 3.性价比:ANSYS 软件由于价格政策灵活,具有多种销售方案,在解决常规的

混凝土培训学习心得体会

篇一:关于参加混凝土培训班心得体会 关于参加《混凝外加剂复配工程》培训班学习的心得体会 2010年11月27日至29日,根据公司安排,我参加了市建设局质监站组织举办的为期三天的混凝土外加剂复配工程培训班学习。培训期间,培训老师为我们讲解了《混凝土强度检验评定标准》、《混凝土外加剂》及外加剂复配机理与技术的基础知识,通过这一段时间的理论学习,使我对现代混凝土的一些新理念与工程应用、混凝土的高强与高性能化、商品混凝土裂缝防治技术等有了更加深刻的理解,掌握了商品混凝土生产过程中质量控制要点,了解了各种外加剂对混凝土产生的作用机理及影响。通过培训老师讲解的案例和我们工程中的混凝土现状加以对比分析,明白了我们工程中一些混凝土质量问题产生的原因,及在今后施工过程中的防治措施;也对我国商品混凝土的现状与特征以及我国商品混凝土今后的发展状况及发展方向有了一定的了解。 通过这次培训学习,我对混凝土有了更新的认识,对提高混凝土工程质量管理水平有很大的帮助。可以说,参加这次培训是及时而有效的。篇二:工程培训学习心得体会 工程培训学习心得体会 在2011年2月18~20日,市局党委对全市公路系统主要技术人员进行了为期三天的业务培训,主讲人员有长期在我市公路系统建设一线的专家和领导,并且邀请了省局的李处长和长深高速公路临沂段总监高总,通过三天的学习,感觉收获良多,现将学习体会汇报如下:一、学习的重要性 通过几年的各级领导组织的多次的工程培训学习,能体会到学习、充电的重要性。社会的进步主导着知识的更新,不学习就必将被时代淘汰,科学的日新月异也使得公路施工与公路管理技术一日千里,不紧跟时代的步伐,必将落伍,与先进的距离越来越大。所以,学习就成为工程技术人员在工作之余的主要内容。没有先进的管理理念,就不可能在新形势下打造精品工程,打造生态工程,打造绿色工程。 二、学习的途径 通过各位专家和领导的教授,我更加明白了工程技术及工程管理学习的途径和方法,学习不是只单纯学习理论,不单只是通过课堂学习,学习是从工作的方方面面开始的,是贯穿于工作的始终的。如同李总工和高总讲的,浆砌墩台身的施工工艺和质量控制,任何一个工程技术人员都明白,但是如何能将工程质量控制在长深高速标准工程要求范围内,是需要各工程技术管理人员需要思考的。并且,换位思考,如果我处在那个施工管理位置,我能用什么方法将质量控制到符合标准工程要求。通过逐步的工程管理积累,达到符合质量要求,也是一个重要的学习途径,是更符合工程技术管理的一个重要途径。 三、学习的方向 学习的目的是要求将各级工程技术管理人员能适应今后的工程管理工作。我认为,当前学习的重点是要将不适应当前工程管理工作的瘸腿的知识进行补充,使之逐步适应。所以当前学习的主要内容,应该首先满足当前和今后的工作做准备,要避免“书到用时方恨少”。落实到具体的学习内容上,主要包括:试验知识、计量知识、资料归档知识、现场质量控制和现场管理知识以及各种规范。学习的目的是要为工程建设服务,所以,学习的最终着力点是适应工程建设。工程建设需要的建设者不是单纯的硬套各种规范和施工工艺,而是要在理解和掌握各种规范和工艺的基础上灵活运用。并且,李处也对我们讲过,学习也不单纯学习工程建设的知识,工程施工管理是一个综合工程,需要专业知识、经济知识、法律知识等各方面知识的支持。 四、本次学习主要内容 李英勇处长从不同的层面上介绍了当前公路建设发展的趋势,公路建设面临的挑战,如何加强工程管理,用什么手段进行公路工程管理的提升。李艳总工和高晋总监分别以青临高速建

solidworks进行有限元分析的一般步骤

1.软件形式: ㈠. SolidWorks的内置形式: ◆COSMOSXpress——只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 ㈡. SolidWorks的插件形式: ◆COSMOSWorks Designer——对零件或装配体的静态分析。 ◆COSMOSWorks Professional——对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。 ◆COSMOSWorks Advanced Professional——在COSMOSWorks Professional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。 ㈢. 单独发行形式: ◆COSMOS DesignSTAR——功能与COSMOSWorks Advanced Professional相同。 2.使用FEA的一般步骤: FEA=Finite Element Analysis——是一种工程数值分析工具,但不是唯一的数值分析工具!其它的数值分析工具还有:有限差分法、边界元法、有限体积法… ①建立数学模型——有时,需要修改CAD几何模型以满足网格划分的需要, (即从CAD几何体→FEA几何体),共有下列三法: ▲特征消隐:指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征,如外圆角、圆边、标志等。▲理想化:理想化是更具有积极意义的工作,如将一个薄壁模型用一个平面来代理(注:如果选中了“使用中面的壳网格”做为“网格类型”,COSMOSWorks会自动地创建曲面几何体)。▲清除:因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。如模型中的细长面、多重实体、移动实体及其它质量问题会造成网格划分的困难甚至无法划分网格—这时我们可以使用CAD质量检查工具(即SW菜单: Tools→Check…)来检验问题所在,另外含有非常短的边或面、小的特征也必须清除掉(小特征是指其特征尺寸相对于整个模型尺寸非常小!但如果分析的目的是找出圆角附近的应力分布,那么此时非常小的内部圆角应该被保留)。 ②建立有限元模型——即FEA的预处理部分,包括五个步骤: ▲选择网格种类及定义分析类型(共有静态、热传导、频率…等八种类别)——这时将产生一个FEA算例,左侧浏览器中之算例名称之后的括号里是配置名称; ▲添加材料属性: 材料属性通常从材料库中选择,它不并考虑缺陷和表面条件等因素,与几何模型相比,它有更多的不确定性。 ◇右键单击“实体文件夹”并选择“应用材料到所有”——所有零部件将被赋予相同的材料属性。 ◇右键单击“实体文件夹”下的某个具体零件文件夹并选择“应用材料到所有实体”——某个零件的所有实体(多实体)将被赋予指定的材料属性。 ◇右键单击“实体文件夹”下具体零件的某个“Body”并选择“应用材料到实体”——只有

(完整word版)有限元分析软件的比较

有限元分析软件的比较(购买必看)-转贴 随着现代科学技术的发展,人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能,需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响,看看是否会发生破坏性事故;分析计算核反应堆的温度场,确定传热和冷却系统是否合理;分析涡轮机叶片内的流体动力学参数,以提高其运转效率。这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式,这些问题的解析计算往往是不现实的。近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析(FEA,Finite Element A nalysis)方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。在工程实践中,有限元分析软件与CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃,主要表现在以下几个方面: 增加设计功能,减少设计成本; 缩短设计和分析的循环周期; 增加产品和工程的可靠性; 采用优化设计,降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案,减少试验时间和经费; 进行机械事故分析,查找事故原因。 在大力推广CAD技术的今天,从自行车到航天飞机,所有的设计制造都离不开有限元分析计算,FEA在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视。国际上早20世纪在50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局(NASA)在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。该系统发展至今已有几十个版本,是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。从那时到现在,世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模较小但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件,主要有德国的ASKA、英国的PA FEC、法国的SYSTUS、美国的ABQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC和STARDYNE等公司的产品。 以下对一些常用的软件进行一些比较分析: 1. LSTC公司的LS-DYNA系列软件

结构分析及有限元分析基础知识

第一章结构分析及有限元分析基础知识 注:摘自《NX知识工程应用技术——CAD/CAE篇》 洪如瑾编译 清华大学出版社 [目标] 本章将简述结构分析及有限元分析的基础知识,为学习与应用结构分析做好准备,包括: ※ 结构与结构分析定义 ※ 结构的线性静态分析 ※ 材料行为与故障 ※ 有限元分析的基本概念 ※ 有限元模型 1.1结构分析基础知识 1.1.1结构基本概念 1.结构定义 结构可以定义为一个正承受作用的载荷处于平衡中的系统。平衡条件意味着结构是不移动的。一个自由的支架不是一个结构,它未被连接到任一物体上并无载荷作用与它。仅当它附着到外部世界,并且有作用力、压力或力矩时,支架成为一个结构。 例如横跨江面的大桥就是一个普通的结构,一个支架通过它的支撑连接到地面上,桥的重量是在结构上的一种载荷(力)。当汽车通过桥时,附加的力作用于桥的不同位置。 一个好的结构必须满足以下标准: (1) 当预期的载荷作用时,结构必须不出现故障。这个似乎是显而易见的,并意味着结构必须是“强度足够的”。故障意味着结构破裂、分离、弯曲,以及支撑作用载荷失败。 注意:考虑到意外的载荷,通常在设计中提供安全余量。余量常常利用安全因素来描述。例如,如果在结构上期待载荷是10 000磅,规定安全因素是2.0,则结构将设计成能经受住20 000磅载荷。 (2) 当载荷作用时,结构必须不产生过分变形。这意味着结构必须“刚度足够”。 变形可接受的极限(弯曲度、挠度、拉伸等)取决于特定情况。例如,在通常住宅中的地板由足够的吊带支撑,以防止当人在地板岸上行走时有“柔软”的感觉。 (3) 在它的服务生命周期,结构的行为应不会恶化。这意味着结构必须“足够耐用”,必须考虑环境影响和“磨损与破裂”。如果一座桥假定维持50年,则桥的设计必须提供整个50年寿命的结构完整性与充分的安全余量。2.结构分析 结构分析是用于决定一个结构是否将正确完成任务的工程分析过程。结构将在某些方式中进行模拟和求解描述它的行为的数学方程。分析可以人工方法或用计算机方法来完成。 结构分析的结果(答案)用于评估性能,摘要如下: (1)“强度足够吗?”:应力必须是在一可接受的范围内。 (2)“刚度足够吗?”:位移必须是在一可接受的范围内。 (3)“耐用度足够?”:对一个长的疲劳周期应力必须足够低。

ANSYS 有限元分析基本流程

第一章实体建模 第一节基本知识 建模在ANSYS系统中包括广义与狭义两层含义,广义模型包括实体模型和在载荷与边界条件下的有限元模型,狭义则仅仅指建立的实体模型与有限元模型。建模的最终目的是获得正确的有限元网格模型,保证网格具有合理的单元形状,单元大小密度分布合理,以便施加边界条件和载荷,保证变形后仍具有合理的单元形状,场量分布描述清晰等。 一、实体造型简介 1.建立实体模型的两种途径 ①利用ANSYS自带的实体建模功能创建实体建模: ②利用ANSYS与其他软件接口导入其他二维或三维软件所建立的实体模型。 2.实体建模的三种方式 (1)自底向上的实体建模 由建立最低图元对象的点到最高图元对象的体,即先定义实体各顶点的关键点,再通过关键点连成线,然后由线组合成面,最后由面组合成体。 (2)自顶向下的实体建模 直接建立最高图元对象,其对应的较低图元面、线和关键点同时被创建。 (3)混合法自底向上和自顶向下的实体建模 可根据个人习惯采用混合法建模,但应该考虑要获得什么样的有限元模型,即在网格划分时采用自由网格划分或映射网格划分。自由网格划分时,实体模型的建立比较1e单,只要所有的面或体能接合成一体就可以:映射网格划分时,平面结构一定要四边形或三边形的面相接而成。 二、ANSYS的坐标系 ANSYS为用户提供了以下几种坐标系,每种都有其特定的用途。 ①全局坐标系与局部坐标系:用于定位几何对象(如节点、关键点等)的空间位置。 ②显示坐标系:定义了列出或显示几何对象的系统。 ③节点坐标系:定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。 ④单元坐标系:确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。 1.全局坐标系 全局坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。在默认状态下,建模操作时使用的坐标系是全局坐标系即笛卡尔坐标系。总体坐标系是一个绝对的参考系。ANSYS提供了4种全局坐标系:笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系、Y-柱坐标系。4种全局坐标系有相同的原点,且遵循右手定则,它们的坐标系识别号分别为:0是笛卡尔坐标系(cartesian),1是柱坐标系 (Cyliadrical),2是球坐标系(Spherical),5是Y-柱坐标系(Y-aylindrical),如图2-1所示。

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