有限元分析入门摘要..doc

0.应力分析在求应力的同时也能够求产品和结构的变形。应力的大小对判断产品和结构是否损坏很重要，而即使产品没有破坏，但因为过大的变形，而破坏了产品的功能和性能。在这个问题中宁可利用变形的结果而不用应力进行设计尤为重要。 机械和结构等大多数东西，为了防止损坏，就要进行应力分析。 1.对细长的柱或薄板施加一个压力，则压力在很小的时候压缩变形与压力成正比。但是，压力一超过某一个值，由于在轴线或柱面的垂直方向出现了大的横向紧缩，减少了承受压力的能力，最后引起崩溃。 象这样：载荷的大小超过一定的数值，变形的形状与此之前变形的形状发生了不同的变化，从而承受载荷的能力减少了，把这一现象称为屈曲。 2. ●压力和屈曲载荷的关系 压力较小时, 因为变形小,一般我们眼睛观察不到,这就是均匀压缩变形。 这种压缩变形是与所施加的压力成正比的。 2 倍的压力产生2 倍的压缩。 压力如一超过某一值,其变形则与压力较小时的变形完全不同,成了弯曲变形,并且也会产生曲折。这种变形迅速地发生并以我们的肉眼可观察到的速度快速发展。这就叫屈曲,此时的载荷就叫屈曲载荷。 如果柱越细或柱越长屈曲越容易发生。在结构设计时,屈曲分析同前一章所说的应力分析一样重要。 对于屈曲，即使相同的构件，如果端部的支持状态（或称约束条件）不同，则屈曲载荷的大小或屈曲的变形形状也不同。我们把这种变形形状称为屈曲模态。 3. 使用CAE 进行分析，即使对于粗略分析也好，对于精细分析也好，都能自由地进行。重要的是要建好与分析目的相一致的模型。 4. 一般来说，具有开口的结构，它的角上要产生应力集中。 5. 在圆筒形的外壳和加强它们的加强构件相结合的部位容易产生应力集中，是进行强度校核时的重点部位。 6. 模型化而言，不能说只有这些，也没有确定的方法。所谓“具体问题具体分析”，做到必要的最低限度的模型化就行。这就是做成好的有限元模型的要领之一。 7. 总之不管怎样，作为对象的人或动物，在发生行动和行为时没有从其他地方来的限制，依他或它所想的那样任意行动，我们把这作为自由这一术语的意思来进行定义吧。 那么和所说的自由这一术语相对立，就有所谓约束，限制这样相反的说法，相互间具有密切的关系。 8. 自由这种东西虽然没有大小和长度的概念，然而由限制的个数和其易难性，可以测量它自由的程度。 [是不是自由]，表现了哪一个是不是自由的情况和程度，而作为表示其尺度的说法，我们将引入所谓自由度这一术语。 9. 弹簧的自由度仅一个，它的方向为载荷作用的方向。对于在3 维空间里的1 个[点]，定义了表示3 个轴方向的移动和饶各轴旋转的共计6 个成分的自由度。 有限元法求出各个节点的自由度的成分，计算出变形和应力。 10. 有限元法，是把实际形状的模型用有限个有限单元的集合体来建立模型，这种模型是把形成各个单元的节点连续地连接起来。 也就是，有限元模型，可以这样来考虑，把形状模型用很多个节点（和至今说到的[点]是同样性质）进行置换。 在有限元法中，约束对于模型化的定义具有重要意义，也就是被称为约束条件或边界条件的处理，在进行模型化处理的过程中，具有重要的位置。 大家要记住，为使用CAE，用任何一种方法来作有限元模型，即使留意设定了载荷和材料的数据，而没有进行约束处理的话，是不能解决问题的。 11. 有限元法，在单元模型建立的同时，以位移作为未知数，用同虎克定律相同的形式作出代数方程式。 12. 一般而言，有限元法所用的几何模型，有一个窍门，以不破坏整体形状来 作成。 具体来说，代表性长度为数米程度的产品或结构作为对象时，数厘米的圆弧面，很小的圆孔等等可以忽略而作成几何模型。 如果是用实体造形作成的几何形状时，则要取出其详细的特征形状。一个一个的单元必须借助于节点连续地将它们连接起来。 13. 例如，板单元以表面形状是能够识别它的形状，但它的厚薄程度却不能识别。这样，板厚的资料没有的话，则在进行有限元分析时，实际上一定要计算它的体积的，然而就不行了。 同样的，象梁单元这样的1 维单元一定要有剖面形状的资料（剖面面积、剖面惯性矩等等）。 14. 在使用CAD 或CAM 系统时，材料特性并不需要。 但是，对于CAE 因为要求产品或结构的变形和应力并对它的强度进行校核为目的，所以一定要设置产品所用的材料特性数据。根据所使用的单元，所设置的材料特性的内容也不同，一般而言，有弹性模量，泊松比，质量密度，线膨胀系数等。 对于应力分析，则必须有弹性模量，泊松比。 由温度变化来进行应力分析的，还必须有线膨胀系数。质量密度，以重量作为载荷（自重）起作用时或者在特征值分析等等时是必须要有的。 15. 聪明的读者或许也已经留意到这一点，事实上（用于结构分析的）有限元法的本质就是［弹簧模型］！ 16. 单元的类型用传递轴向力的［杆单