有限元分析步骤

文章描述:-2022年3月30日发(作者:毛鹤年)有限元建模与分析 有限元分析(FEA)是一种预测结构的偏移与其它应力影响的过程, 有限元建模(FEM) 将这个结构分割成单元网格以形成实际结构的模型,每个单元具有简单形态(如正 方形或三角形)。这样有限元程序就有了可写出在刚度矩阵结构中控制方程方面的信 息。每个单元上的未知量就是在节点上的位移,这个点就是单元元的连接点。有限 元程序将这些单个单元的刚度矩阵组

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有限元分析步骤2022年3月30日发(作者:毛鹤年)


有限元建模与分析
有限元分析(
FEA)
是一种预测结构的偏移与其它应力影响的过程, 有限元建模(
FEM

将这个结构分割成单元网格以形成实际结构的模型,每个单元具有简单形态(如正 方形或三角
形)。这样有限元程序就有了可写出在刚度矩阵结构中控制方程方面的信 息。每个单元上的未
知量就是在节点上的位移,这个点就是单元元的连接点。有限 元程序将这些单个单元的刚度矩
阵组合起来以形成整个模型的总刚度矩阵,并给予 已知力和边界条件来求解该刚度矩阵以得出
未知位移,从节点上位移的变化就可以 计算出每个单元中的应力。
有限单元由假定的应变方程式导出,有些单元可假设其应变是常量,而另外一些可 采用更高阶
的函数。利用给定单元的这些方程和实际几何体,则可以写出外力和节 点位移之间的平衡方程。
对于单元的每个节点来说,每个自由度就有一个方程,这 些方程被十分便利地写成矩阵的形式
以用于计算机的演算中,这个系数的矩阵就变 成了一个显示出力对位移的关系的刚度矩阵:
{F}=[K]

{d}
尽管求知量处于离散的自由度,内部方程仍被写成表述为连续集的应变函数。这就
意味着如果选择了正确单元的话,纵然这个有限元模型有一组离散的方程,只要用 有限的节点
和单元也可以收敛出正确的答案。
有限元模型是解决全部结构问题的完全理想的模型。这些问题包括节点的定位,单 元 ,物理的
和材料的特性,载荷和边界条件,根据分析类型的不同,如静态结构载 荷,动态的或热力分析,
这个模型就确定得不同。
一个有限元模型常常由不止一种单元类型来建立,有限元模型是以结构的偏移来建 立成数学模
型,而不只是在外观上象原结构。也许某个零件用梁单元最好,而另外 的零件则可能用薄壳单
元最理想。
对于给定的问题来讲,求解结果的准确性将取决于结构建模的好坏,负载和边界条 件的确定,
以及所用单元的精度。
一般来讲,如模型细分更小的单元,则求解将更准确。了解你在最终的求解结果上 有充分收敛
的唯一确信的方法是用更细网格的单元来建立更多的模型,以检查求解 结果的收敛性。
新的有限元用户经常产生想象上的错误,即建立一个有限元模型的目的是建立一个 看起来象这
种结构的模型。有限元建模的目的是建立一个从数学意义是 “相似 ”的模 型,而不是一个外
观相似的模型。一个有经验的使用者学会了怎样选择单元的正确 类型,和在模型的不同区域中
怎样来细分网格。
一个经常忽略的错误根源是在一个模型中的负载和边界条件上进行了错误的假设。 同时也很轻
易地相信一个有限元模型的每个十进位的结果。以及忘掉了在负载和边 界条件上粗糙的假设。
如果有一个关于怎样建立边界条件模型的问题的话,宁可用 你的模型以不同的方法去测试其灵
敏度,而不是仅遵循一种方法,得出一种答案,
这就是说: “分析的目的在于洞察力而不是数量 有限元步骤
三个步骤:前处理(
PREPROCESSIO
),求解(
SOLUTIO
),后处理 (
POSTPROCESSIO
)
前处理包括产生一个有限元模型的几何体的全过程,输入物理特性,描述边界条件 和载荷,以


及检查模型。
求解过程在
I-DEAS SIMULATIO
的模型求解模块中进行,或在一个外部有限元分 析程序中
进行。
I-DEAS
求解能够解答线性和非线性的,静态的,动态的,屈曲,热 传导和势位能分析
问题。 至于其它类型的分析, 有限元模型信息 对于一个外部有限 元求解问题可写成所要求的
格式,如
MSC

SATRA, ASYS, ABAQUS
等。
后处量包括标绘出偏移和应力,利用失效准则,诸如允许的最大偏移,材质的静态 和疲劳强度
等等来比较这些结果, 假如我们仅仅想知道零件是否能经受住载荷试验。
所有我们需要看到的只是一个是或否的答案,这不是通常那种情况。我们喜欢有能 力去看到不
同形式显示的结果,这样我们以判断力来判断为什么零件失效和怎样去 改进设计。有两个问题
在后处理阶段必须作出解答,那就是:模型准确吗?结构满 意吗?
在你的模型中,可能有许多错误的根源,例如,有限元网格的粗糙,所用单元的类 型,或材料
性质的不准确性。这就是为什么后期处理将包括检查那些在建立模型时 不可能发觉的错误。你
必须进行的一个基本的检查是用某些人工的计算法使你确信 在譬如在输入材料性质时,小数点
的位置不会发生任何显著的错误,也建议你在观 察应力前标绘出位移,因为位移通常比应力更
为直观。在继续程序前确认变形的形 态正确无误。边界条件中常的错误可通过细心观察变形形
态检测出,诸如某点该动 而不动,或被约束的点有不合适的斜度等,在你建模的结构方面作出
判断之前确保 你的模型免除错误。 !


有限元建模与分析
有限元分析(
FEA)
是一种预测结构的偏移与其它应力影响的过程, 有限元建模(
FEM

将这个结构分割成单元网格以形成实际结构的模型,每个单元具有简单形态(如正 方形或三角
形)。这样有限元程序就有了可写出在刚度矩阵结构中控制方程方面的信 息。每个单元上的未
知量就是在节点上的位移,这个点就是单元元的连接点。有限 元程序将这些单个单元的刚度矩
阵组合起来以形成整个模型的总刚度矩阵,并给予 已知力和边界条件来求解该刚度矩阵以得出
未知位移,从节点上位移的变化就可以 计算出每个单元中的应力。
有限单元由假定的应变方程式导出,有些单元可假设其应变是常量,而另外一些可 采用更高阶
的函数。利用给定单元的这些方程和实际几何体,则可以写出外力和节 点位移之间的平衡方程。
对于单元的每个节点来说,每个自由度就有一个方程,这 些方程被十分便利地写成矩阵的形式
以用于计算机的演算中,这个系数的矩阵就变 成了一个显示出力对位移的关系的刚度矩阵:
{F}=[K]

{d}
尽管求知量处于离散的自由度,内部方程仍被写成表述为连续集的应变函数。这就
意味着如果选择了正确单元的话,纵然这个有限元模型有一组离散的方程,只要用 有限的节点
和单元也可以收敛出正确的答案。
有限元模型是解决全部结构问题的完全理想的模型。这些问题包括节点的定位,单 元 ,物理的
和材料的特性,载荷和边界条件,根据分析类型的不同,如静态结构载 荷,动态的或热力分析,
这个模型就确定得不同。
一个有限元模型常常由不止一种单元类型来建立,有限元模型是以结构的偏移来建 立成数学模
型,而不只是在外观上象原结构。也许某个零件用梁单元最好,而另外 的零件则可能用薄壳单
元最理想。
对于给定的问题来讲,求解结果的准确性将取决于结构建模的好坏,负载和边界条 件的确定,
以及所用单元的精度。
一般来讲,如模型细分更小的单元,则求解将更准确。了解你在最终的求解结果上 有充分收敛
的唯一确信的方法是用更细网格的单元来建立更多的模型,以检查求解 结果的收敛性。
新的有限元用户经常产生想象上的错误,即建立一个有限元模型的目的是建立一个 看起来象这
种结构的模型。有限元建模的目的是建立一个从数学意义是 “相似 ”的模 型,而不是一个外
观相似的模型。一个有经验的使用者学会了怎样选择单元的正确 类型,和在模型的不同区域中
怎样来细分网格。
一个经常忽略的错误根源是在一个模型中的负载和边界条件上进行了错误的假设。 同时也很轻
易地相信一个有限元模型的每个十进位的结果。以及忘掉了在负载和边 界条件上粗糙的假设。
如果有一个关于怎样建立边界条件模型的问题的话,宁可用 你的模型以不同的方法去测试其灵
敏度,而不是仅遵循一种方法,得出一种答案,
这就是说: “分析的目的在于洞察力而不是数量 有限元步骤
三个步骤:前处理(
PREPROCESSIO
),求解(
SOLUTIO
),后处理 (
POSTPROCESSIO
)
前处理包括产生一个有限元模型的几何体的全过程,输入物理特性,描述边界条件 和载荷,以


及检查模型。
求解过程在
I-DEAS SIMULATIO
的模型求解模块中进行,或在一个外部有限元分 析程序中
进行。
I-DEAS
求解能够解答线性和非线性的,静态的,动态的,屈曲,热 传导和势位能分析
问题。 至于其它类型的分析, 有限元模型信息 对于一个外部有限 元求解问题可写成所要求的
格式,如
MSC

SATRA, ASYS, ABAQUS
等。
后处量包括标绘出偏移和应力,利用失效准则,诸如允许的最大偏移,材质的静态 和疲劳强度
等等来比较这些结果, 假如我们仅仅想知道零件是否能经受住载荷试验。
所有我们需要看到的只是一个是或否的答案,这不是通常那种情况。我们喜欢有能 力去看到不
同形式显示的结果,这样我们以判断力来判断为什么零件失效和怎样去 改进设计。有两个问题
在后处理阶段必须作出解答,那就是:模型准确吗?结构满 意吗?
在你的模型中,可能有许多错误的根源,例如,有限元网格的粗糙,所用单元的类 型,或材料
性质的不准确性。这就是为什么后期处理将包括检查那些在建立模型时 不可能发觉的错误。你
必须进行的一个基本的检查是用某些人工的计算法使你确信 在譬如在输入材料性质时,小数点
的位置不会发生任何显著的错误,也建议你在观 察应力前标绘出位移,因为位移通常比应力更
为直观。在继续程序前确认变形的形 态正确无误。边界条件中常的错误可通过细心观察变形形
态检测出,诸如某点该动 而不动,或被约束的点有不合适的斜度等,在你建模的结构方面作出
判断之前确保 你的模型免除错误。 !

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有限元分析步骤

发布时间:2022-03-30 03:04:02
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