0-前言：有限元法与计算机辅助分析综述.ppt

前言 前言 前言 前言 前言 前言 前言 前言 弹性力学及有限元法 机械设计及理论研究所 孙伟 教材：韩清凯，孙伟， 王伯平，李朝峰 主编，《机械结构有限单元法基础》. 北京：科学出版社，2013.3 现代机械工程师或研究人员四大基本能力； 机械制图，AutoCAD,CAXA 三维机械设计，Soliworks，Pro/E，UG，CATIA 有限元，ANSYS，Nastran，ABAQUS 编程（用于计算），Matlab， Fortran 有限单元法(Finite Element Method, FEM)是由力学和计算机技术相结合而逐步发展起来的一种进行工程分析的强有力的数值计算方法，并已经成为数学、物理以及多种工程领域的较通用的重要分析工具，具有灵活、快速、有效等特点。在工程上有着很广的应用领域。 有限元法的发展： 有限单元法的基本思想可以追溯到上个世纪四十年代初 ；1970年代以后，随着计算机技术的发展，有限单元法也随之迅速地发展起来。当前，大型有限元分析软件（ANSYS，Nastran，ABAQUS等）已成为现代工程设计不可缺少的工具，并与三维CAD软件相结合，形成了大规模集成的计算机辅助工程分析（CAE）系统。 1.有限单元法简介 (1) 分析对象的几何形状适应性强 几乎不受几何形状和材料的限制 (2) 适用范围广 很广的应用领域，机械、土木、医学… (3) 有较好的稳定性和收敛性 只要保证数学模型的正确性和方程组求解算法的稳定性和收敛性，并选择收敛的单元形式，其近似解总能收敛于数学模型的精确解。 (4) 便于计算机进行处理 每一个步骤都便于实现计算机软件模块化,有利于计算机软件的实现，大量工程有限元分析软件出现 。边界元法 2. 有限单元法具有如下优点： (1) 需要建立更多新材料的单元形式，解决工程实际中新材料和新结构复杂分析的需要，特别是复合材料、高分子材料、陶瓷材料、纳米材料、环境材料、智能材料和功能材料等； (2)研究模拟复杂和极端载荷工况下的结构力学行为、结构非线性特性、多场耦合等问题，相应的自适应数值计算方法； (3)加强与网络化CAD/CAM/CAE等大型软件的无缝集成，实现产品从设计、制造、运行直至失效的分析与模拟，以达到全面提高产品综合质量的目标。 3. 当前有限单元法的发展趋势 在机械工程领域中，有限元法的应用包括以下几个方面: (1) 静力学分析：即求解外部载荷不随时间变化或随时间变化缓慢的机械系统平衡问题; (2) 模态分析：即求解关于系统的某种固有特征值或稳定值的问题; (3)谐响应分析：用于确定线性结构在承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时的稳态响应； (4) 瞬态动力学分析：即求解所受外部载荷随时间发生变化的动力学响应问题; (5) 非结构力学分析：主要有热传导(温度场)、噪声分析与控制、结构、热、噪声等多维场有限元耦合分析。 4. 有限元法的应用 弹性力学基本理论 平面问题的有限元法 杆单元和梁单元 单元形函数的讨论 等参数单元 动力学有限元 5. 本课程的讲述内容 有限元的水平： 借助工程分析软件 利用命令流 自编有限元程序 6. 本课程的两大软件平台 （1） Matlab （2） ANSYS * *