文档介绍：Innovating through simulation 北京怡格明思工程技术有限公司有限元分析方法与应用 Innovating through simulation 北京怡格明思工程技术有限公司交流提纲 1. 有限元方法(CAE) 概述; 2. 应用有限元分析方法的流程; 3. 有限元在实际工程问题中的应用举例; 4. ANSA 和 ABAQUS 软件的技术优势; 1 Innovating through simulation 北京怡格明思工程技术有限公司 2 1. CAE 的定义 CAE ( Computer Aided Engineering ),即计算机辅助工程。它是计算机仿真技术的一大分支,是通过计算机程序建立仿真数学物理模型,并对其进行求解的技术。 CAE 的覆盖范围很广,比如将教科书上的一个公式通过计算机编程后进行重复计算的简单过程,就属于 CAE 的范畴。在这里,我们通常所说的 CAE 是指工业级的 CAE ,即通过一系列的工具和求解器对工程结构进行数值仿真的技术。有限元方法概述 Innovating through simulation 北京怡格明思工程技术有限公司 3 2 .有限元分析方法的发展历史 CAE 出现和发展的三大条件:数值分析方法;计算机仿真分析软件,计算机硬件。上个世纪四十年代,第一台计算机问世,同时也拉开了 CAE 的序幕。到了上世纪五十年代末、六十年代初, 有限元法被提出。在很长一段时间内,由于文化上的阻力和自身能力的限制, CAE 技术在工程领域一直出于配角的位置,不能完全被人们接受。直到上世纪八、九十年代,随着电子计算机的日益普及和数值分析在工程中的作用日益增长,以及许多优秀的大型的商业化 CAE 软件的不断涌现和走向成熟, CAE 技术衍生出许多分支并成为工程分析中必不可少的工具。有限元方法概述 Innovating through simulation 北京怡格明思工程技术有限公司 4 MCAE 领域内,根据数值分析求解机理和求解问题范围不同,常用的 CAE 技术有: 有限元分析( FEA )技术;(固体力学范畴) 计算流体动力学( CFD )分析技术;(流体力学范畴) 刚体动力学分析( RBA )技术; 有限元方法概述 Innovating through simulation 北京怡格明思工程技术有限公司 5 有限元法是适应使用电子计算机而发展起来的数值方法。起源于上个世纪50年代航空工程中飞机结构的矩阵分析。定义:世界力学名著“有限元法”的作者监凯维奇教授对有限元法曾做过如下定义: (a)把连续体分成有限个部分,其性态由有限个参数所规定。(b)求解离散成有限元的集合体时,其有限单元应满足连续体所遵循的规则,如力平衡规则等。( 1 ) FEA ( Finite Element Analysis ) 有限元方法概述 Innovating through simulation 北京怡格明思工程技术有限公司 6 静态应力/位移分析包括线性,材料和几何非线性,以及结构断裂分析等动态分析包括结构固有频率的提取,瞬态响应分析,稳态响应分析,以及随机响应分析等粘弹性/粘塑性响应分析粘弹性/ 粘塑性材料结构的响应分析热传导分析传导,辐射和对流的瞬态或稳态分析质量扩散分析静水压力造成的质量扩散和渗流分析等耦合分析热/ 力耦合,热/ 电耦合,压/ 电耦合,流/ 力耦合,声/ 力耦合等非线性动态应力/位移分析可以模拟各种随时间变化的大位移、接触分析等瞬态温度/位移耦合分析解决力学和热响应及其耦合问题有限元方法概述有限元方法所能解决实际工程问题 Innovating through simulation 北京怡格明思工程技术有限公司 7 准静态分析应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题退火成型过程分析可以对材料退火热处理过程进行模拟海洋工程结构分析对海洋工程的特殊载荷如流载荷、浮力、惯性力等进行模拟对海洋工程的特殊结构如锚链、管道、电缆等进行模拟对海洋工程的特殊的连接,如土壤/ 管柱连接、锚链/ 海床摩擦、管道/ 管道相对滑动等进行模拟水下冲击分析对冲击载荷作用下的水下结构进行分析疲劳分析根据结构和材料的受载情况统计进行生存力分析和疲劳寿命预估设计灵敏度分析对结构参数进行灵敏度分析并据此进行结构的优化设计有限元方法概述有限元方法所能解决实际工程问题 Innovating through simulation 北京怡格明思工程技术有限公司 8 ( 2 ) RBA ( Rigid Body Analysis ) 定义: RBA 就利用计算机辅助分析技术,进行对由各种连接形式刚体单元组成的机械系统的运动学、动力学分析,已确定系统及其各构件在任意