【模拟界说的有限元分析到底"长"啥样?|泥听我说】【转发】

2017-01-23 by:CAE仿真在线来源:互联网

作者就读于市政工程专业,其主要研究方向为污废水处理技术、污泥及固体废弃物处理处置、反应器水力特性及CFD模拟和优化,在CFD模拟方面有较好的成果,尤其在水处理反应器方面,较有见地。好,接下来,咱们言归正传,我从自身接触Ansys方面来和大家一起聊一聊有限元分析。

1 有限元概念

2 有限元分析常用软件

3 有限元的应用

1 有限元的概念

有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素,即单元,就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法,随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等问题,有限元方法已经应用于水工、土建、桥梁、机械、电机、冶金、造船、飞机、导弹、宇航、核能、地震、物探、气象、渗流、水声、力学、物理学等,几乎所有的科学研究和工程技术领域。

1943年Courant从应用数学角度,尝试用定义在三角形区域上的分片连续函数和最小位能原理相结合来求解St.Venant扭转问题。

1956年Turner、Clough等将刚架位移法推广到弹性力学平面问题,用三角形单元法求得平面应力问题的正确解答。

1960年Clough进一步处理了弹性力学问题,并第一次提出了“有限单元法”的名称,使得人们开始认识到有限单元法的功能。

1963~1964年Besseling、Melosh等人证明了有限法是基于变分原理的Ritz法的另一种形式,从而确认有限元法是处理连续介质问题的一种普遍方法,并为有限元找到了理论基础。

60年代后期开始形成进一步利用加权余量法来确定单元特性和建立有限元方程。

70年代以来,随着计算机技术的发展,有限元的理论和应用研究范围也随之活跃起来。

2 有限元分析常用软件

国外软件

大型通用有限元商业软件:如ANSYS可以分析多学科的问题,例如:机械、电磁、热力学等;电机有限元分析软件NASTRAN等。还有多物理场耦合计算方面的COMSOL Multiphysics与三维结构设计方面的Creo(Pro\E),UG,CATIA等都是比较强大的。

国内软件

国产有限元软件:FEPG,SciFEA,JiFEX,KMAS,FELAC等。

3 有限元的应用

随着市场竞争的加剧,产品更新周期愈来愈短,企业对新技术的需求更加迫切,而有限元数值模拟技术是提升产品质量、缩短设计周期、提高产品竞争力的一项有效手段,所以,随着计算机技术和计算方法的发展,有限元法在工程设计和科研领域得到了越来越广泛的重视和应用,已经成为解决复杂工程分析计算问题的有效途径,从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算,其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源和科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃。

目前,小编身边土木工程的童鞋用有限元分析较多,多数用来对混凝土静力、混凝土结构动力、桥梁结构、多场耦合作用、钢结构工程和优化等方面的分析。

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