第九章实用有限元分析方法.pptVIP

实用有限元分析方法 9.1 有限元模型 9.2 建立有限元模型的一般过程 9.3 建立有限元模型的基本原则 9.4 有限元法的应用 实用有限元分析方法（续） 有限元分析的基本过程 实用有限元分析方法（续） 有限元法的应用 实用有限元分析方法（续） 有限元法应用的三个阶段 实用有限元分析方法（续） 有限元法建模是关键 实用有限元分析方法 9.1 有限元模型 9.2 建立有限元模型的一般过程 9.3 建立有限元模型的基本原则 9.4 有限元法的应用 9.1 有限元模型 有限元法模型的基本构成情况 9.1 有限元模型（续） 有限元法模型的基本构成情况（续） 9.1 有限元模型（续） 举例。下图为一个工程系统和它的有限元模型。 实用有限元分析方法 9.1 有限元模型 9.2 建立有限元模型的一般过程 9.3 建立有限元模型的基本原则 9.4 有限元法的应用 9.2 建立有限元模型的一般过程 交互式有限元建模的一般过程。 9.2 建立有限元模型的一般过程（续） 各环节的主要内容如下。 9.2 建立有限元模型的一般过程（续） 各环节的主要内容如下（续）。 9.2 建立有限元模型的一般过程（续） 各环节的主要内容如下（续）。 9.2 建立有限元模型的一般过程（续） 各环节的主要内容如下（续）。 9.2 建立有限元模型的一般过程（续） 各环节的主要内容如下（续）。 9.2 建立有限元模型的一般过程（续） 各环节的主要内容如下（续）。 9.2 建立有限元模型的一般过程（续） 各环节的主要内容如下（续）。 9.2 建立有限元模型的一般过程（续） 各环节的主要内容如下（续）。 实用有限元分析方法 9.1 有限元模型 9.2 建立有限元模型的一般过程 9.3 建立有限元模型的基本原则 9.4 有限元法的应用 9.3 建立有限元模型的基本原则 1 保证计算结果的精度 9.3 建立有限元模型的基本原则（续） 2 控制模型规模 实用有限元分析方法 9.1 有限元模型 9.2 建立有限元模型的一般过程 9.3 建立有限元模型的基本原则 9.4 有限元法的应用 9.4 有限元法的应用 简单介绍有限元法的应用 9.4 有限元法的应用 有限元分析的轴承座 9.4 有限元法的应用 有限元分析的飞机结构 * 9-1 9-2 划分单元，计算单元刚度矩阵和总刚度矩阵，求解方程组。 单元刚度矩阵建立的基本原理 基于能量守恒和平衡状态能量最小原理。 采用直接法或间接法建立单元刚度矩阵。 直接法可以处理简单的问题，物理概念清楚。 间接法可以处理比较负责的问题。如变分法，加权残数法。 9-3 以应用现有软件为主。可以视软件程序为“黑匣子”，而将注意力放在怎样使用软件上。 不同问题的有限元分析过程大致相同。 9-4 1 建模阶段 形成有限元分析的输入数据。包括：结构形式处理、几何模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序优化以及模型边界条件的定义等。 2 计算阶段 由计算机完成有关计算，得到基本数据。计算前，需要对计算方法、计算内容、计算参数和工况条件等进行必要的选择和设置。 3 后处理阶段 按照需要，处理基本数据，并按一定的方式显示或打印，以便评价研究对象的性能。 9-5 1 模型误差决定计算结果的精度。 2 模型的形式对计算过程产生影响。包括：计算精度、计算速度和存储容量等。 3 实物的复杂性对软件使用人员提出一定要求。包括：专业知识、有限元知识和软件使用技能等。 4 建模所花费的时间在整个分析中占有很大的比重。约占整个分析的70%。 目前的有限元软件：NASTRAN,ADANA,ANSYS,ASKA,SAP,ABAQUS和I-DEAS。 鉴于以上原因，下面主要介绍与有限元建模有关的内容。 9-1 9-5 1 节点数据。节点编号、坐标值、坐标参考系代码、位移参考系代码以及节点总数。 2 单元数据。 （1）单元编号和组成单元的节点编号。这些数据决定了单元的网格形状。 （2）单元材料特性。该数据定义结构材料的各种特性，如弹性模量、泊松比、热膨胀系数、传热系数和密度等。 （3）单元物理特性。该数据定义单元本身的物理特性和辅助几何参数，如弹簧单元的刚度系数、间隙单元的间距、集中质量单元的质量、板壳单元厚度和曲率半径等。 （4）一维单元的截面特性。包括截面面积、惯性矩、极惯性矩、弯心位置、剪切面积比等，截面特性通常由定义的截面形状和大小由软件自动求出。 9-5 2 单元数据（续）。 （5）相关几何数据。该数据描述单元本身的一些几何特征，如单元材料的主轴方向、梁单元端节点的偏移量和截面方位、刚体单元自由度释放码等。 3 边界条件数据。包括几何和载荷信息。 （1）位移约束数据。规定节点约束的类型和数值。