文档介绍：新疆大学
硕士学位论文
基于有限元重合网格法的结构多尺度分析研究
姓名:王国春
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:买买提明·艾尼
20060101
摘要新疆大学硕士学位论文本文介绍了一种新的有限元分析方法一有限元重合网格法。采用作系统为软件开发平台,呒队镅宰魑S邢拊V睾贤穹ㄖ鞔沓绦虻目7语言,以有限元法为研究方法,线弹性力学为力学基础进行了研究。本文首先叙述了有限元法基本原理,然后对有限元重合网格法理论进行详述,其中包括有限元重合网格法本构关系、离散化过程幢竟构叵低ü邢元法进行离散的结果透斩染卣蟮募扑惴椒ǎ詈笥τ昧礁鍪道猿绦蚪精度测试。本文用带圆孔的金属板和生活中常见的椅子为实例进行程序精度测试。当带圆孔的金属板应用有限元重合网格法进行分析时,因为圆孔附近将会出现应力集中,因此有限元重合网格法模型的整体模型用整块金属板,而局部模型为圆孔区域。将整体模型进行不同的网格划分,将不同的整体网格分别和局部网格进行重合计算。分析各个计算结果,以确定应用不同的整体网格计算对计算结果的影响。对椅子应用有限元重合网格法进行分析时,把可能出现应力集中的位置作为局部模型,把整个椅子作为整体模型,将各个局部模型分别和同一个整体模型进行重合计算,得出应力最大值及其位置。将该值和应用有限元法得出的应力最大值进行了比较分析。结果表明两者之差非常小,这表明这种方法可以运用到巨大构造物的多尺度分析之中。关键词:有限元重合网格法:整体模型:局部模型;应力集中:多尺度分析
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“基于僮飨低车挠邢拊V睾贤穹ㄖ鞔砣砑目7⒀芯俊毕钅俊该项目受到国家自然科学基金重大项目“聚合物凝聚态的多尺度连贯研究”,项目批准号和自治区高校科研计划重点项目《大规模捣抡嬗并行计算技术研究开发》项目编号的资助。邢拊H砑姆⒄杏迷7治鋈砑年代早期的有限元软件实质上只是有限元分析软件,因为从软件的组成上说,其程序主要由单元分析、组装和求解组成,缺乏前后处理功能。从软件的功能上说,它解决的问题的范围窄、复杂性小,且规模也小,功能简单。从软件技术上来说,它有以下几个鲜明的特点:砑荒茉诖笮突显诵校软件以批处理方式运行,缺乏交互功能;侍庑畔⒌氖淙胪üㄆ蚱渌序访问设备,且输出仅限于简单的数据表格形式,可选择功能极弱;软件是一个大程序,解题规模受机器内存限制。这些特点,使得这种有限元软件对用户要求很高,用户不但要熟悉有限元方法及其应用本身,而且还要对软件的信息格式、输入设备等有深入的了解。因此,这种软件的用户本身就是软件的开发者。而且因为缺乏前处理和交互功能,数据输入后不能得到及时的检查,只有在分析过程无法进行或整个分析过程完成之后,经过人工的分析才可能发现问题。邢拊7治鲇肷杓迫砑年代年代中期以来,随着计算机运算速度的提高,内外存容量的扩大和图形设备的发展,以及软件技术的进步,有限元软件在原来的分析软件的基础上扩
新疆大学硕士学位论文充了与应用领域相关的前后处理功能,并引入了文件管理技术,发展成为有限元分析与设计软件。初期的前后处理软件的能力是比较弱的,特别是后处理能力更弱。但是由于引入了以图形为基础的具有交互性能的前后处理功能,使得用户更加容易学习和掌握有限元软件,减少了人工生成和输入有限元模型的工作量和计算量,提高了分析、整理结果的速度,减少了使用出错的机会。例如,在进行有限元分析之前,可以用交互式图形来验证模型的几何形状、材料及边界条件,分析完成以后能立即通过图形来进行某些物理量的交互验证等。邢拊7治觥⑸杓朴隒软件甏随着计算机图形软硬件技术的进一步发展,有限元分析越来越成为件不可缺少的一部分,有限元软件也逐渐发展成为有限元分析、设计与件。从软件技术上说,这种软件主要引入了数据库,从菘庵兄苯尤〕数据进行有限元模型化,以及将有限元分析结果传递给低车燃际酰前后处理功能,特别是后处理功能得到进一步增强,用户使用更加方便,分析问题的效率进一步提高。用户可以在这样的系统支持下进行多种设计方案的分析比较,并进行详细设计,直到输出设计图。邢拊7治觥⑸杓啤和专家系统甏有限元软件的发展,使得有限元软件的功能和应用领域进一步扩大,人们希望有限元软件能够具备有限元结构分析专家和有限元软件专家才能具有的解决实际问题的能力。人工智能技术特别是专家系统技术的发展,使得这种要求得到了实现。有限元软件与专家系统的结合使得有限元软件发展成为有限元分析、设计、妥ḿ蚁低场Wḿ蚁低车囊耄沟霉こ涛侍饽P突⒂限元软件的有效使用等靠专家经验解决的问题能通过软件引导用户自动实现