有限元分析 WORKBENCH基础培训第一讲.pptVIP

有限元分析基础培训 课程制作： 结 构 部 谭江华 课程讲授： 结 构 部 谭江华 讲授日期： 2009年2月13日 课程大纲 什么是有限元方法 有限元分析 Finite element analysis(FEA) 有限元分析是一种模拟设计载荷条件，并确定在载荷条件下各类响应的方法。它用“单元”的离散块体来模拟实物。模型中所有单元响应的“和”给出了设计的总体响应。单元中未知量的个数是有限的，因此称为“有限单元”。 什么是有限元方法 有限元法建立在固体流动变分原理基础之上。 被分析物体离散成为许多小单元后，给定边界条件、载荷和材料特性，求解线性或非线性方程组，就可以得到分析对象的位移、应力、应变、内力等结果。 有限元方法的应用范围 近年来随着计算机技术的普及和计算机速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源、科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面： 1、增加产品和工程的可靠性； 2、在产品的设计阶段发现潜在的问题； 3、经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本； 4、缩短产品投向市场的时间； 5、模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费。 有限元方法的发展历史 有限元法是20世纪50年代在连续体力学领域——飞机结构的静力和动力特性分析中应用的一种有效的数值分析方法。同时，有限元法的通用计算程序作为有限元研究的一个重要组成部分，也随着电子计算机的飞速发展而迅速发展起来。在20世纪70年代初期，大型通用的有限元分析软件出现了，这些大型、通用的有限元软件功能强大，计算可靠，工作效率高，因而逐步成为结构分析中的强有力的工具。近20多年来，各国相继开发了很多通用程序系统，应用领域也从结构分析领域扩展到各种物理场的分析，从线性分析扩展到非线性分析，从单一场的分析扩展到若干个场耦合的分析。在目前应用广泛的通用有限元分析程序中，美国ANSYS公司研制开发的大型通用有限元程序ANSYS是一个适用于微机平台的大型有限元分析系统，功能强大，适用领域非常广泛。 主流CAE软件 经过这么多年的发展，目前主流的CAE(Computer Aided Engineering)软件有： MSC：NASTRAN、PATRAN、ADAMS、MARC、FATIGUE等。 MSC. PATRAN是MSC系列分析软件的前后处理软件，其与主流CAD软件的接口非常好。 ANSYS：ANSYS、WORKBENCH、CFX、LS-DYNA等。 ANSYS将各功能模块集中到同一软件中。CFX是世界上唯一采用全隐式耦合算法的大型商业软件。LS-DYNA同时包含隐式求解器和显式求解器，在碰撞、跌落、流场等非线性分析上非常成熟。 WORKBENCH的优势就是可以将各类研发数据在同一个平台上交换和共享。 主流CAE软件 ABAQUS: 非线性计算算法先进，计算速度快、精度较高。在橡胶类材料的大变形模拟上有优势。 ADINA: 最早的有限元软件之一，提供源代码，主要用于土木工程，尤其是岩土工程。 DYNAFORM: 板料成型模拟的专用软件（采用LS-DYNA作为求解器）。 ALGOR: 必威体育精装版版本具有中文界面（目前唯一）。 ANSYS-WORKBENCH简介 Workebench 是ANSYS公司提出的协同仿真环境，解决企业产品研发过程中CAE软件的异构问题。 ANSYS仿真协同环境的目标是，通过对产品研发流程中仿真环境的开发与实施，搭建一个具有自主知识产权的、集成多学科异构CAE技术的仿真系统。以产品数据管理PDM为核心，组建一个基于网络的产品研制虚拟仿真团队，基于产品数字虚拟样机，实现产品研制的并行仿真和异地仿真。所有与仿真工作相关的人、技术、数据在这个统一环境中协同工作，各类数据之间的交流、通讯和共享皆可在这个环境中完成。 ANSYS-WORKBENCH简介 开发这个协同仿真环境的平台便是ANSYS Workbench。有三个特点： ? 客户化：Workbench像PDM那样，利用与仿真相关的API，根据用户的产品研发流程特点开发实施形成仿真环境，而且用户自主开发的API与ANSYS 已有的API平等。这一特点也称为“实施性”； ? 集成性：Workbench把求解器看作一个组件，不论由哪个CAE公司提供的求解器都是平等的，在Workbench中经过简单开发都可直接调用； ? 参数化：Workbench对CAD系统的关系不同寻常。它不仅直接