[数学]有限元方法与ANSYS应用第1讲.ppt

有限元方法与ANSYS应用Finite Elements Method ANSYS 张 陵 有限元方法与ANSYS应用 ★ 课程设置的相关背景 工程问题的现代设计,科学研究 虚拟现实与计算仿真 近似计算的“精确逼近” 有限元方法与ANSYS应用 ★ 课程设置的相关背景 工程问题的研究对象： 连续体 离散体 混合系统/结构 有限元方法与ANSYS应用 ★ 课程学习的目的 连续体：建模与分析方法 离散体：建模与分析方法 涉及的先修课程: 材料力学 弹性力学 有限元法 作业: 试总结三门课程解决问题的 思路和步骤,指出其异同点.(3千字) 有限元方法与ANSYS应用 ★ 课程学习的准备 国内外有限元，ANSYS课程学习网站 国内外ANSYS应用论坛，专题网站 ANSYS应用的各种实例 ANSYS软件自备 上机条件自行解决 有限元方法与ANSYS应用 ★ 课程学习的条件 课件下载:ansysxjtu@163.com 密码: ansysxjtu09 课件请勿外传!!! 作业提交:zhangl@ 有限元方法与ANSYS应用 ★ 课程学习特点 “实践出真知” ★ 课程学习要求 基础理论学习与“实战”结合 ★ 课程学习安排 上课,上机,设计作业 有限元方法与ANSYS应用 课程教学主要内容 ★ 有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元建模方法及应用 ★ ANSYS软件系统介绍 ★ ANSYS软件系统案例分析 有限元分析的基本理论与方法Finite Elements Method 有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元方法概述 ★ 有限元分析的哲学思想 ★ 有限元分析的力学基础 ★ 有限元分析的数学原理 ★ 有限元案例分析 有限元法分析的基本理论与方法 有限元方法概述 ★ 有限元方法的发展历程 起源与问题的提出: 处理对象:结构复杂、材料力学性能高 处理要求:精度 正确。 宏观尺度材料设计 有限元法分析的基本理论与方法 有限元方法概述 有限单元法最初是在二十世纪五十年代作为处理固体力学问题的方法出现的，是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代数值计算分析方法。 有限元法分析的基本理论与方法 在1945～1955这十年间发展起来的结构分析矩阵（位移）法可以说是它的雏形。 “有限单元法”这一名称是克拉夫（Clough）在1960年首先引用的。 第一个成功的尝试是在连续体力学领域(飞机结构静、动态特性分析)中得到应用，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。 有限元法分析的基本理论与方法 1967年首次出版有限元专著《结构与连续力学的有限元法》，由Zienkiewicz与Y.K.Cheung(张佑启)合作。当时关于有限元法的研究论文几乎按指数规律增加，公开发表近8000篇，内部报告就更多。该书成为名著后，更名为《有限元法》，国内出版过第三版的中译本，1990年出版过第四版 。…… 有限元法分析的基本理论与方法 Zienkiewicz认为，把复杂结构的计算问题转化为简单单元的分析和集合问题，许多经典的数学近似方法以及工程中所用的各直接近似方法都属于这一范畴。 有限单元这术语的出现，意味着直接应用可用于离散系统的标准研究方法，是一种离散化的数值解法，是应用数学一个新的分支。 有限元法分析的基本理论与方法 有限元方法概述 ★ 科学研究三步曲 观察与猜测 归纳与分析 论证与总结 ★ 工程问题三步曲 理论分析 科学实验 数值模拟 有限元法分析的基本理论与方法 有限元方法概述 ★ 研究与解决问题的思路～闭环链 实际问题(复杂) 抽象与简化(建模) 研究分析 还原实际问题 检验结论正确与否 有限元法分析的基本理论与方法 有限元方法概述 ★ 有限元方法的相关背景 有限元方法的三个依存: 计算原理 计算机软件 计算机硬件 算法 语言 CPU 有限元法分析的基本理论与方法 有限元方法概述 ★ 有限元方法的相关背景 有限元方法的两大应用: ◆ 科学计算或数值模拟 (virtual test) ◆ 数字设计或虚拟仿真 (CAD CAM CAE) (新产品设计错误60%可以消除) (90%新产品用有限元进行分析和设计) 有限元法分