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1、科学计算
2、数字设计
/1、基本思想:
先化整为零,再集零为整。
即将原构造划分为许多小块(单元),用这些离散单元的集合体替代原构造.用近似函数表达单元内的真实场变量,从而给出离散模型的数值解。能灵活处理和求解多种复杂问题,应用广泛
/2、技术路线
1)原则化
(理论研究:任意复杂问题 原则化分解,
单元建模 有限种原则单元)
2) 规范化
(前处理:CAD、力学建模、求解,后处理显示)
3)电算化
(原则程序、模块)
4)应用的规模化、普及性
(可求解大型计算问题)
有限元法的基本推导过程是:
假设单元的位移场模式
代入到几何方程得到
代入到物理方程得到
代入到虚功方程,得到单元刚度方程
叠加到总刚阵,得到构造的平衡方程
3、有限单元法的特点
一、特点
(1)概念简单,容易理解。
(2)适应性强,应用范围广泛。
1)对于复杂几何形态构件的适应性。
(划分空间有一维梁杆单元,二维有三角形、四边形,三维单元有四面体、六面体 等)
2)对多种构型问题均有适应性。
(杆件问题、弹塑性、粘弹性问题、动力问题,流体力学、热力学、电磁学,复杂非线性问题)
(3)采用矩阵形式体现,有助于计算机引入,具有计算的高效性.
(4)需编程,前后处理较麻烦。
6、有限单元法分类
位移法:易于实现自动化,应用范围广。
力法:单元插值函数难求
混合法
/7、有限单元法分析过程概述
构造离散化
单元分析
整体分析
变形体
单元类型选择
单元划分
结点编码
选择位移函数
分析单元力学特征
集成整体结点载荷向量
集成整体刚度 方程
引入边界求解
8、有限元思绪框图
解综合方程[K]{⊿}= {P}
求结构节点位移{⊿}
计算结构内力和应力
系统分析
(把单元刚度矩阵集合成结构刚度矩阵[K]
形成等价节点荷载{P} )
离散(剖分)结构
为若干单元
单元分析
(建立单元刚度矩阵[k]e
形成单元等价节点力)
9、单元划分
(i)网格的加密:
网格划分越细,结点越多,计算成果越精确。
(ii)单元形态应尽量靠近对应的正多边形或正多面体。如图1-1,1-2
(iii)单元结点应与相邻单元相连接,不能置于相邻单元边界上,如图1-3示.
(iv)同一单元由同一种材料构成.
(v) 网格划分应尽量有规律,以利于计算机自动生成网格.
(3)结点编码:整体结点编码和单元节点编码。