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  • 1 # 藍風24

    涵義:有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)利用數學近似的方法對真實物理系統(幾何和載荷工況)進行模擬。利用簡單而又相互作用的元素(即單元),就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。

    有限元分析是用較簡單的問題代替複雜問題後再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成,對每一單元假定一個合適的(較簡單的)近似解,然後推導求解這個域總的滿足條件(如結構的平衡條件),從而得到問題的解。

    因為實際問題被較簡單的問題所代替,所以這個解不是準確解,而是近似解。由於大多數實際問題難以得到準確解,而有限元不僅計算精度高,而且能適應各種複雜形狀,因而成為行之有效的工程分析手段。

    在機械設計上的作用:有限元分析就是分析零件的結構,分析怎麼設計才能用最少材料做出最穩定的精度。一般是 proe,UG,SW建模再轉到ANSYS進行分析。可以分析受力情況看看最高承受多大的力,頻率,看看在不同頻率下的變形量,還有受熱分析等。 不過ANSYS99%英文版的。

    擴充套件資料:

    有限元分析的基本步驟通常為:

    第一步 前處理。根據實際問題定義求解模型,包括以下幾個方面:

    (1) 定義問題的幾何區城:根據實際問題近似確定求解域的物理性質和幾何區域。

    (2) 定義單元型別:

    (3) 定義單元的材料屬性:

    (4) 定義單元的幾何屬性,如長度、面積等;

    (5) 定義單元的連通性:

    (6) 定義單元的基函式;

    (7) 定義邊界條件:

    (8) 定義載荷。

    第二步 總裝求解: 將單元總裝成整個離散城的總矩陣方程(聯合方程組)。總裝是在相鄰單元結點進行。狀志變數及其導數(如果可能)連續性建立在結點處。聯立方程組的求解可用直接法、選代法。求解結果是單元結點處狀態變數的近似值。

    第三步 後處理: 對所求出的解根據有關準則進行分析和評價。後處理使使用者能簡便提取資訊,瞭解計算結果。

    基本特點

    有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區別在於它的近似性僅限於相對小的子域中。20世紀60年代初首次提出結構力學計算有限元概念的克拉夫(Clough)教授形象地將其描繪為:“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函式”,即有限元法是Rayleigh Ritz法的一種區域性化情況。

    不同於求解(往往是困難的)滿足整個定義域邊界條件的允許函式的Rayleigh Ritz法,有限元法將函式定義在簡單幾何形狀(如二維問題中的三角形或任意四邊形)的單元域上(分片函式),且不考慮整個定義域的複雜邊界條件,這是有限元法優於其他近似方法的原因之一。

    參考資料:

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