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说说,我理解的有限元法(限力学)

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发表于 2017-2-2 17:45:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 373527271 于 2017-2-2 17:45 编辑

有限元分析(不是指点鼠标步骤)的一般步骤:
1、对分析对象进行离散
这个需要考虑实际情况,选择合适的单元对实体进行划分。比如:桁架、框梁用杆单元,长方体、回转体用四面体或者六面体。
边界是直线的可以选择六面体单元,曲线边界可以选择四面体单元。有些问题可以简化为平面问题,对应的三角形单元或者四边形单元。当然也可以混合划分,不同部分单元形状不同,但要注意 不同形状单元过渡结点的处理。
2、对单元进行分析,建立单元的刚度矩阵、位移、力相关的矩阵方程首先单元的力学模型选取,杆受拉压变形,梁受拉压、挠度,薄板拉压、挠度等, 这些参数之间的关系的物理理论、微分方程之类的。
其次要选择合适的位移插值函数(形函数),函数一般需要满足以下几个条件①满足刚体位移,即有常数项②满足单元边界的连续性,即函数的形式是协调对称的(形式满足帕斯卡三角形)③满足常量应变④满足收敛性
位移插值函数常见的有一次型,二次型,三次型(hermite函数)等,这个与划分的单元形状有关。
单元的位移、应变、应力相互的转变矩阵,形函数是根本。
载荷包括体力、面力、集中力向节点移置,就是按静力等效原则合适的分配到节点上。当然怎么分配也依赖于形函数。
这样建立咯单元的刚度矩阵,位移列阵,载荷列阵,已经他们之间的联系方程。
3、建立整体的刚度矩阵、位移列阵、载荷(包括力偶)列阵。
这个就是处理好整体坐标系与局部坐标系,局部单元节点编号,整体节点编号,单元编号,刚度系数相加减,载荷也一样。
4、边界条件的处理。
约束部位,位移、转角为零或者已知位移,边界载荷的处理。
5、解整体的矩阵代数方程组
求解出位移列阵,根据位移列阵可以求解支反力、单元应力、应变。6、后处理
中间结点应力和边界结点应力等情况的处理。



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发表于 2017-2-2 18:04:57 | 显示全部楼层
所谓解析,大家都想‘解某个点的受力值’,说是这么说,但要有具体解算的方式,

于是,连续---平衡,再解,就是挖出一个小块,计算其状态,这些东西,就是理解其核心实质,理解这个了,不仅可以计算受力,流动,传热,还可以计算许多其它东西,比如讲的‘切片计算’,其实质也是这个思维,

点评

八爷,最基本还是物理模型的分析,这个模型的位移、应变、势能等之间的微分方程关系,比如薄板问题,它的几个假设,受力变形用哪些参数描述它  发表于 2017-2-2 18:25
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发表于 2017-2-2 23:39:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 sunnanlin 于 2017-2-2 23:46 编辑

楼主解释的已经很好了,赞一个。有限元是偏微分方程数值解法的一种,同时还有有限差分,伽略金法等。所以如八爷所说,除了力学也同样可以解决传热,流动或多场耦合问题。和其有限差分法相比有限元法对步长敏感性不那么高,所以可以在单元较小时选取较大时间步长,比如激光加热和冷却过程或外力变化快的区域等。现在对于复杂非线性问题还有进一步的发展,比如扩展有限元法或是子结构计算有限元等,近几年发展很快。通过对边界条件的控制和步长的合理选取,对于某些特定问题有限元法的误差已经很小并且非常逼近精确解。
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