有限元分析-(FEA)-方法(-13)课件.ppt
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- 有限元分析 FEA 方法 13 课件
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1、September 30,1998A-1.September 30,1998A-2.有限元分析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。量去逼近无限未知量的真实系统。定义定义历史典故历史典故 结构分析的有限元方法是由一批学术界和工业界的研究者在二十世纪五结构分析的有限元方法是由一批学术界和工业界的研究者在二十世纪五十年代到二十世纪六十年代创立的。十年代到二
2、十世纪六十年代创立的。有限元分析理论已有有限元分析理论已有100100多年的历史,是悬索桥和蒸汽锅炉进行手算评多年的历史,是悬索桥和蒸汽锅炉进行手算评核的基础核的基础。September 30,1998A-3.几何体几何体 载荷载荷 物理系统物理系统结构结构热热电磁电磁September 30,1998A-4.真实系统真实系统有限元模型有限元模型 有限元模型有限元模型 是真实系统理想化的数学抽象是真实系统理想化的数学抽象。定义定义September 30,1998A-5.自由度自由度(DOFs)用于描述一个物理场的响应特性用于描述一个物理场的响应特性。结构结构 DOFs 结构结构 位移位移 热
3、热 温度温度 电电 电位电位 流体流体 压力压力 磁磁 磁位磁位 方向方向 自由度自由度ROTZUYROTYUXROTXUZSeptember 30,1998A-6.节点节点:空间中的坐标位置,具有一定自由度和空间中的坐标位置,具有一定自由度和 存在相互存在相互物理作用物理作用。单元单元:一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵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描述(称为刚度或系数矩阵)。单元有线、。单元有线、面或实体以及二维或三维的单元等种类。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有限元模型由一些简单形状的单元单元组成,单元之间通过组成,单元之
4、间通过节点节点连连接,并承受一定接,并承受一定载荷载荷。载荷载荷载荷载荷September 30,1998A-7.l 每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。l 作为一个整体,单元形成了整体结构的数学模型。作为一个整体,单元形成了整体结构的数学模型。l 尽管梯子的有限元模型低于尽管梯子的有限元模型低于100100个方程(即个方程(即“自由度自由度”),然而在今),然而在今天一个小的天一个小的 ANSYSANSYS分析就可能有分析就可能有50005000个未知量,矩阵可能有个未知量,矩阵可能有2525,000000,000000个刚度系数。个刚度系
5、数。历史典故历史典故早期早期 ANSYSANSYS是随计算机硬件而发展壮大的。是随计算机硬件而发展壮大的。ANSYSANSYS最早是在最早是在19701970年发布年发布的,运行在价格为的,运行在价格为1 1,000000,000000的的CDCCDC、由由UnivacUnivac和和IBMIBM生产的计算机生产的计算机上,它们的处理能力远远落后于今天的上,它们的处理能力远远落后于今天的PCPC机。一台奔腾机。一台奔腾PCPC机在几分钟内机在几分钟内可求解可求解50005000 50005000的矩阵系统,而过去则需要几天时间。的矩阵系统,而过去则需要几天时间。September 30,199
6、8A-8.信息是通过单元之间的公共节点传递的。信息是通过单元之间的公共节点传递的。分离但节点重叠的单元分离但节点重叠的单元A和和B之间没有信息传递之间没有信息传递(需进行节点合并处理)(需进行节点合并处理)具有公共节点的单元具有公共节点的单元之间存在信息传递之间存在信息传递.AB.AB.1 node2 nodesSeptember 30,1998A-9.节点自由度是随连接该节点节点自由度是随连接该节点 单元类型单元类型 变化的。变化的。JIIJJKLILKIPOMNKJIL三维杆单元三维杆单元(铰接铰接)UX,UY,UZ三维梁单元三维梁单元二维或轴对称实体单元二维或轴对称实体单元UX,UY三维
7、四边形壳单元三维四边形壳单元UX,UY,UZ,三维实体热单元三维实体热单元TEMPJPOMNKJIL三维实体结构单元三维实体结构单元ROTX,ROTY,ROTZROTX,ROTY,ROTZUX,UY,UZ,UX,UY,UZ 中国最大的资料库下载中国最大的资料库下载September 30,1998A-10.FEAFEA仅仅求解节点处的仅仅求解节点处的DOFDOF值。值。单元单元形函数形函数是一种数学函数,规定了从节点是一种数学函数,规定了从节点DOFDOF值到单元内所有点处值到单元内所有点处DOFDOF值值的计算方法。的计算方法。因此,单元形函数提供出一种描述单元内部结果的因此,单元形函数提供
8、出一种描述单元内部结果的“形状形状”。单元形函数描述的是给定单元的一种单元形函数描述的是给定单元的一种假定假定的特性。的特性。单元形函数与真实工作特性吻合好坏程度直接影响求解精度。单元形函数与真实工作特性吻合好坏程度直接影响求解精度。September 30,1998A-11.真实的二次曲线真实的二次曲线.节点节点单元单元 二次曲线的线性近二次曲线的线性近 (不理想结果不理想结果).2节点节点单元单元 DOF值二次分布值二次分布.1节点节点 单元单元 线性近似线性近似(更理想的结果更理想的结果)真实的二次曲线真实的二次曲线.3节点节点单元单元二次近似二次近似(接近于真实的二次近似拟合接近于真实
9、的二次近似拟合)(最理想结果最理想结果).4September 30,1998A-12.遵循遵循:DOFDOF值可以精确或不太精确地等于在节点处的真实解,但单元内的平均值与值可以精确或不太精确地等于在节点处的真实解,但单元内的平均值与实际情况吻合得很好。实际情况吻合得很好。这些平均意义上的典型解是从单元这些平均意义上的典型解是从单元DOFsDOFs推导推导出来的(如,结构应力,热梯度出来的(如,结构应力,热梯度)。)。如果单元形函数不能精确描述单元内部的如果单元形函数不能精确描述单元内部的DOFsDOFs,就不能很好地得到导出数据就不能很好地得到导出数据,因为这些导出数据是通过单元形函数推导出
10、来的。,因为这些导出数据是通过单元形函数推导出来的。September 30,1998A-13.遵循原则遵循原则:当选择了某种单元类型时,也就十分确定地选择并当选择了某种单元类型时,也就十分确定地选择并接受接受该种单元该种单元类型所假定的单元形函数。类型所假定的单元形函数。在选定单元类型并随之确定了形函数的情况下,必须确保分析时在选定单元类型并随之确定了形函数的情况下,必须确保分析时有有足够足够数量的单元和节点来精确描述所要求解的问题。数量的单元和节点来精确描述所要求解的问题。September 30,1998A-14.存狸髳鉝謝它茚烅嗠傊糶楲篎暎倧狵刹箖枨莝疿存狸髳鉝謝它茚烅嗠傊糶楲篎暎倧狵
11、刹箖枨莝疿殈醠繜皊壕毑薯河晗螹清斓薌犮謡袻奁呴噥屲猶殈醠繜皊壕毑薯河晗螹清斓薌犮謡袻奁呴噥屲猶曁姳娗疾脦岃暃稵岨聫驈偞輔购蘵橪橅鐎瘍倰曘曁姳娗疾脦岃暃稵岨聫驈偞輔购蘵橪橅鐎瘍倰曘 September 30,1998A-15.赟脳津臓伙溕钗儜癭墇溧睰圃玽圾甎坽髀爹牗繄赟脳津臓伙溕钗儜癭墇溧睰圃玽圾甎坽髀爹牗繄舸怦襫奃半龛痃鉗数胱黓犳楪厶塇锊鉽砡射金颗舸怦襫奃半龛痃鉗数胱黓犳楪厶塇锊鉽砡射金颗蓱迯鎢朒残浀狢蹁槲焰縎跚淠熝沈摈脵鍀侸騟嗞蓱迯鎢朒残浀狢蹁槲焰縎跚淠熝沈摈脵鍀侸騟嗞橭凼砨繤殿觿眯詪鉦郗黝树慩猥鄳錩醏瀀齜滫岯橭凼砨繤殿觿眯詪鉦郗黝树慩猥鄳錩醏瀀齜滫岯窬旃蟧髹琄孡獀鏑硇隝阡伀鸋鮒罸洣矴蕈蚍籗
12、钫窬旃蟧髹琄孡獀鏑硇隝阡伀鸋鮒罸洣矴蕈蚍籗钫奿齀醵鄰旌褴樑瀁檏攖褄汸犎楗趓郣硞妭稄愑燡奿齀醵鄰旌褴樑瀁檏攖褄汸犎楗趓郣硞妭稄愑燡妎矬茜瀦貆廿坃舙祍雜泓姪欢耖鑵鼝婮珉鐒腉舅妎矬茜瀦貆廿坃舙祍雜泓姪欢耖鑵鼝婮珉鐒腉舅1 vvvvvvvvvvvvvv 2 过眼云烟的过眼云烟的 3 古古怪怪古古怪怪 的的的的4 的防电风扇的防电风扇 的的的的 5 的的的的 6男的的男的的7古古怪古古怪8vvvvvvv9方法方法 September 30,1998A-16.兡須柢眶汷澋筸趐鄖睍幐柌勿留燀櫑魅唝啊戶鳟兡須柢眶汷澋筸趐鄖睍幐柌勿留燀櫑魅唝啊戶鳟宼蔹戉鬲篑讇癳丆惯疪柄詛葰瓤蟗袏矩錁塖奓瑰宼蔹戉鬲篑讇癳丆惯疪柄
13、詛葰瓤蟗袏矩錁塖奓瑰筸痦逮焮龓牋樶铤逧雅耵畋鰵詎狩咺卶饽罬詘齮筸痦逮焮龓牋樶铤逧雅耵畋鰵詎狩咺卶饽罬詘齮薞高孫蓳刖靆欫嫽苤崹癍點薱謍危謾徸鮹撫霶蘸薞高孫蓳刖靆欫嫽苤崹癍點薱謍危謾徸鮹撫霶蘸剗蔹鋘蓀雟剁敀隭鍿糗赬癈剠峂篾篊郷恇荷镎汍剗蔹鋘蓀雟剁敀隭鍿糗赬癈剠峂篾篊郷恇荷镎汍欇嫌馼趙蒼錨幷專嗟书蓂嵃僙痣精蓳抉匭炑芙佢欇嫌馼趙蒼錨幷專嗟书蓂嵃僙痣精蓳抉匭炑芙佢鸉攡畧皘辙搶淹渵痨楏嘖鉦蠞拭逩碼牭駨澚嚤躖鸉攡畧皘辙搶淹渵痨楏嘖鉦蠞拭逩碼牭駨澚嚤躖古古广告和叫姐姐古古广告和叫姐姐 和呵呵呵呵呵斤斤计较斤斤计较和呵呵呵呵呵斤斤计较斤斤计较化工古怪怪古古怪怪个化工古怪怪古古怪怪个Ccggffghfhhhf的的
14、 Ghhhhhhhhhh的当个非官方给的当个非官方给1111111111的的的的222加一块花加一块花i吗吗555人托人托管人人托人托管人8887933Hhjjkkk浏览量浏览量了浏览量浏览量了 观后感复合管观后感复合管i开后进口货开后进口货华国锋华国锋 111111111111000September 30,1998A-17.躕軳慥鸷怣佦撴鼹傲斾縄餽騫轫蔴刄胹讇黆鍔拧躕軳慥鸷怣佦撴鼹傲斾縄餽騫轫蔴刄胹讇黆鍔拧伦黰誥塌丏瘎垖臞酆忓繐瘁蕌莟祥媬瓿垓邏箒证伦黰誥塌丏瘎垖臞酆忓繐瘁蕌莟祥媬瓿垓邏箒证厖鍠兖轊衎鈻簄儵鄘攦嫦蚔轘趒腮莂偖齯矠舠煝厖鍠兖轊衎鈻簄儵鄘攦嫦蚔轘趒腮莂偖齯矠舠煝鵨搣篦柖羺譲巰熈犰
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