搜索有限元分析的基本步骤
2016-12-30 by:CAE仿真在线 来源:互联网
数值模拟的主要工作内容包括:1)建立研究对象的数学模型;2)选择可靠的数值算 法;3)分析计算结果。有限元分析的基本步骤如下。
1)建立研究对象的近似模型。 在进行数值计算之前,需要建立研究对象的模型。建模过程主要依靠基础实验或者观测的结果,需要大量学科领域知识。在进行有限元分析的时候很难把研究对象的所有细节都 包括进来,有时是因为缺乏实验观测数据,有时是需要缩小计算规模,因此需要对研究对象 进行不同程度的简化。通常在研究对象的几何形状、材料特性和边界条件这三个方面做适当 的简化。
2)将研究对象分割成有限数量的单元 研究者很难从整体上分析对象系统,需要把对象系统分解成有限数量的、形式相同、相对简单的分区或组成部分,这个过程也被称为离散化。每个分区是一个由基本单元,把空间连续的问题转化成由一些基本单元组成的离散问题。
3)用标准方法对每个单元提出一个近似解 研究者能够比较容易地分析基本单元的行为,提出求解基本单元的方法。提出适用于所有单元的标准求解方法,就可以编制计算机程序求解所有的单元。
4)将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统 将基本单元组装成一个近似系统,在几何形状和性能特征方面可以近似地代表研究对象。通过分析近似系统,可以了解研究对象的性能特征。找到某种标准的组装方法,就可以 用计算机程序组装数目巨大的单元。
5)用数值方法求解这个近似系统。 采用离散化之后,就不需要再求解复杂的偏微分方程组,而转换为求解线性方程组。数学家提出了许多求解大规模线性方程组的数值算法。
6)计算结果处理与结果验证 由数值计算可以得到大量的数据,如何显示、分析数据并找到有用的结论是人们一直关系的问题。目前,商用有限元软件都具有后处理功能,可以实现数据的图形化显示,如显示 物体的变形、温度场分布等,使得计算结果变得更加直观。也可以使用一些专用的数据可视化工具来处理计算结果。如何判定计算结果是否正确,是有限单元法应用中的关键问题。可以采用与实验或观测数据对比、与简化模型对比或与理论计算结果对比。研究者的领域知识也有助于正确理解计算结果。
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