第一课 有限元基本理论及软件介绍(苏研院).ppt

MSC.NASTRAN 热分析 模拟传导、对流、辐射、相变等所有热传导现象，仿真各类边界条件，构造各种复杂的材料和几何模型，模拟热控系统，进行热—结构耦合分析 MSC.NASTRAN 气动弹性分析 静态和动态气动弹性分析 颤振分析 流—固耦合分析 水动弹性分析 各种有限元软件——ANSYS ANSYS 有限元 分析系统的界面 各种有限元软件——ANSYS 1.主要技术特点 实现前后处理、分析求解合多物理场分析统一数据库的FEA软件 具有流场化的CFD软件 强大的非线性功能 采用并行技术的FEA软件 可与大多数CAD软件集成并有接口 各种有限元软件——ANSYS ANSYS结构分析模块 线性\非线性结构静动力分析 几何非线性，材料非线性，边界非线性 线性\非线性屈曲分析 断裂力学分析 复合材料分析 疲劳及寿命估算分析 超弹性材料的分析 压电分析 ANSYS热分析模块 稳态温度场分析 瞬态温度场分析 相变分析 辐射分析 热—结构耦合分析 电—磁—热—结构耦合分析 ANSYS高度非线性结构分析模块 接触分析 整车碰撞分析 金属成型分析 焊接模拟分析 鸟撞击叶片包容分析 穿甲仿真 容器及防护帽的设计与分析 多体动力学分析 ANSYS流体动力学分析 层流分析 湍流分析 自由对流与强迫对流分析 可压缩/不可压流分析 亚音速、跨音速、超音速流动分析 牛顿流与非牛顿流体分析 化学反应 热辐射边界条件 内流和外流分析 ANSYS电磁场分析模块 2D、3D及轴对称静磁场分析 2D、3D及轴对称时变磁场分析和交流磁场分析 电路分析 电路、磁场耦合分析 高频电磁场分析 电磁兼容分析 ANSYS声学分析模块 声波在容器内的流体介质中的传播 声波在固体介质中的传播 水下结构的动力分析 无限表面吸收单元 ANSYS压电分析 稳态分析 瞬态分析 谐响应分析 瞬态响应分析 交流—直流—时变电载荷 ANSYS多物理场耦合分析 热—应力 磁—热 磁—结构 流体流动—热 流体—结构 热—电 电—磁—热—流体—应力 ALGOR FEA12.0 各种有限元软件—— ALGOR FEA分析系统 各种有限元软件—— ALGOR FEA分析系统 静动力分析 屈曲分析 复合材料分析 热分析 流体流场分析 电磁场分析 耦合场分析 管道分析 刚体动力学分析 ALGORFEA12.0具有强大的2D和3D网格生成功能 各种有限元软件—— ALGOR FEA分析系统 各种有限元软件—— SAP程序系统 线性静、动力分析程序。 美国加州大学伯克利分校的K.J.Bathe, E.L.Wilson, F.E. Peterson 研制. ADINA/ADINT 程序系统 非线性静动力学 温度场与热应力分析程序 K.J.Bathe 研究组开发 各种有限元软件—— ADINA/ADINT 课后作业 1.掌握有限元基本概念 2.了解有限元的基础数学原理 * * * * * * 物理系统举例 几何体 载荷 物理系统 结构 热 电磁 有限元模型 有限元模型 是真实系统理想化的数学抽象。 真实系统 有限元模型 自由度（DOF ） 自由度 DOFs 用于描述一个物理场的响应特性。 UY ROTY 方向 结构 热 电 流体 磁 自由度 位移 温度 电位 压力 磁位 ROTZ UZ UX ROTX 结构 DOFs 节点和单元 载荷 节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。 单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵 。单元有线、 面或实体以及二维或三维的单元等种类。 载荷 有限元模型由 些简单形状的 单元组成，单元之间通过节点连 接，并承受一定载荷。 节点和单元 续 每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。 作为一个整体，单元形成了整体结构的数学模型。 尽管梯子的有限元模型低于100个方程（即“自由度” ），然而在今天一个小的 ANSYS分析就可能有5000个 未知量，矩阵可能有25，000，000个刚度系数。 历史典故 早期 ANSYS是随计算机硬件而发展壮大的。ANSYS最早是 在1970年发布的，运行在价格为＄1，000，000的CDC、 由Univac和IBM生产的计算机上，它们的处理能力远远落 后于今天的PC机。一台奔腾PC机在几分钟内可求解 5000×5000的矩阵系统，而过去则需要几天时间。 节点和单元 续 信息是通过单元之间的公共节点传递的。 2 nodes . A . . . . B 1 node . . . A . . B 具有公共节点的单元 之间存在信息传递 . . . . 分离但节点重叠的单元 A和B之间没有信息传递 （需进行节点合并处理） 节点和单元 续 节点自由度是随连接该节点 单元类型 变化的 J