【模擬界說的有限元分析到底"長"啥樣?|泥聽我說】【轉發】

2017-01-23 by:CAE仿真在線來源:互聯網

作者就讀于市政工程專業,其主要研究方向為污廢水處理技術、污泥及固體廢棄物處理處置、反應器水力特性及CFD模擬和優化,在CFD模擬方面有較好的成果,尤其在水處理反應器方面,較有見地。好,接下來,咱們言歸正傳,我從自身接觸Ansys方面來和大家一起聊一聊有限元分析。

1 有限元概念

2 有限元分析常用軟件

3 有限元的應用

1 有限元的概念

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。還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。它是50年代首先在連續體力學領域--飛機結構靜、動態特性分析中應用的一種有效的數值分析方法,隨后很快廣泛的應用于求解熱傳導、電磁場、流體力學等問題,有限元方法已經應用于水工、土建、橋梁、機械、電機、冶金、造船、飛機、導彈、宇航、核能、地震、物探、氣象、滲流、水聲、力學、物理學等,幾乎所有的科學研究和工程技術領域。

1943年Courant從應用數學角度,嘗試用定義在三角形區域上的分片連續函數和最小位能原理相結合來求解St.Venant扭轉問題。

1956年Turner、Clough等將剛架位移法推廣到彈性力學平面問題,用三角形單元法求得平面應力問題的正確解答。

1960年Clough進一步處理了彈性力學問題,并第一次提出了“有限單元法”的名稱,使得人們開始認識到有限單元法的功能。

1963~1964年Besseling、Melosh等人證明了有限法是基于變分原理的Ritz法的另一種形式,從而確認有限元法是處理連續介質問題的一種普遍方法,并為有限元找到了理論基礎。

60年代后期開始形成進一步利用加權余量法來確定單元特性和建立有限元方程。

70年代以來,隨著計算機技術的發展,有限元的理論和應用研究范圍也隨之活躍起來。

2 有限元分析常用軟件

國外軟件

大型通用有限元商業軟件:如ANSYS可以分析多學科的問題,例如:機械、電磁、熱力學等;電機有限元分析軟件NASTRAN等。還有多物理場耦合計算方面的COMSOL Multiphysics與三維結構設計方面的Creo(Pro\E),UG,CATIA等都是比較強大的。

國內軟件

國產有限元軟件:FEPG,SciFEA,JiFEX,KMAS,FELAC等。

3 有限元的應用

隨著市場競爭的加劇,產品更新周期愈來愈短,企業對新技術的需求更加迫切,而有限元數值模擬技術是提升產品質量、縮短設計周期、提高產品競爭力的一項有效手段,所以,隨著計算機技術和計算方法的發展,有限元法在工程設計和科研領域得到了越來越廣泛的重視和應用,已經成為解決復雜工程分析計算問題的有效途徑,從汽車到航天飛機幾乎所有的設計制造都已離不開有限元分析計算,其在機械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學研究等各個領域的廣泛使用已使設計水平發生了質的飛躍。

目前,小編身邊土木工程的童鞋用有限元分析較多,多數用來對混凝土靜力、混凝土結構動力、橋梁結構、多場耦合作用、鋼結構工程和優化等方面的分析。

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