文档介绍：有限元理论读书报告

有限元法是一种数值计算的近似方法。早在40年代初期就已有人提出,但当时由于没有计算工具而搁置,一直到50年代中期,高速数字电子计算机的出现和发展为有限元法的应用提供了重要的物质条件,才使有限元法得以迅速发展。
有限元法在西方起源于飞机和导弹的结构设计,,于1954–1955年间,他在《Aircraft engineering》上发表了许多有关这方面的论文,并在此基础上写成了《能量原理与结构分析》,此书成为有限元法的理论基础。,,《复杂结构的刚度和挠度分析》一文,此文提出了计算复杂结构刚度影响系数的方法,说明了如何利用计算机进行分析。,首次提出了有限元法的名字。,使有限元法的应用范围更加广泛。
有限元法的优点很多,其中最突出的优点是应用范围广。发展至今,不仅能解决静态的、平面的、最简单的杆系结构,而且还可以解决空间问题、板壳问题、结构的稳定性问题、动力学问题、弹塑性问题和粘弹性问题、疲劳和脆性断裂问题以及结构的优化设计问题。而且不论物体的结构形式和边界条件如何复杂,也不论材料的性质和外载荷的情况如何,原则上都能应用。

有限元法的基本思路和基本原则以结构力学中的位移法为基础,把复杂的结构或连续体看成有限个单元的组合,各单元彼此在节点处连接而组成整体。把连续体分成有限个单元和节点,称为离散化。先对单元进行特性分析,然后根据各节点处的平衡和协调条件建立方程,综合后作整体分析。这样一分一合,先离散再综合的过程,就是把复杂结构或连续体的计算问题转化为简单单元的分析与综合的问题。因此,一般的有限元解法包括三个主要步骤:离散化、单元分析、整体分析。

一个复杂的弹性体可以看作由无限个质点组成的连续体。为了进行解算,可以将此弹性体简化为有限个单元组成的集合体,这些单元只在有限个节点上铰接,因此,这集合体只具有有限个自由度,这就为解算提供了可能。有无限个质点的连续体转化为有限个单元的集合体,就称为离散化。
单元分析
单元分析首先要进行单元划分。在工程结构中,一般采用四种类型的基本单元,即标量单元、线单元(杆、梁单元)、面单元和体单元。四种基本单元的若干例子及各单元节点自由度(节点位移)表示在图(1-1)中。而单元划分一般注意下面几点:
一、从有限元本身来看,单元划分的越细,节点布置得越多,计算的结果越精确。但计算时间和计算费用的增加。所以在划分单元时对应兼顾这两个方面。
二、在边界比较曲折,应力比较集中,应力变化较大的地方,单元应划分的细点,而在应力变化平缓处单元划分的大些。单元由小到大应逐渐过渡。
三、对于三角形单元,三条边长应尽量接近,不应出现钝角,以免计算出现较大的偏差。对于矩形单元,长度和宽度也不应相差过大。
四、任意一个三角形单元的角点必须同时也是相邻单元边上的角点,而不能是相邻单元边上的内点。划分其他单元时也应遵循