计算机辅助工程分析读书报告.doc

WORD 格式 整理 学习参考 资料分享 《计算机辅助工程分析技术》读书报告 姓名： 班级： 学号： 学院：机电工程学院 日期：2012年12月29日 成绩： 摘要：弹性力学是固体力学的一个分支，是研究弹性体由于外力或温度改变等原因而发生的应力、应变和位移。确定弹性体的各质点应力、应变和位移的目的就是确定构件设计中强度和刚度指标，以此用来解决实际工程结构中的强度、刚度和稳定性问题。弹性力学需解决的是满足边界条件的高阶多变量偏微分方程，在数学上求解困难，一般采用有限元法进行分析。有限元分析的力学基础是弹性力学，而方程求解的原理是采用加权残值法或泛函极值原理，实现的方法是数值离散技术，最后的技术载体是有限元分析软件（如ANSYS）。因此，有限元分析的主体内容包括：基本变量和力学方程、数学求解原理、离散结构和连续体的有限元分析实现、各种应用领域、分析中的建模技巧、分析实现的软件平台。 关键词： 弹性力学 有限元 计算机辅助工程分析 前言 工程分析是产品开发的基本任务之一，而CAE是CAD/CAM不可缺少的组成部分。弹性力学是工程分析中的一项重要内容，用来解决实际工程结构中的强度、刚度和稳定性问题，同时也是有限元方法的力学基础。而有限元分析方法是CAE中的一种重要手顿。 计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)是指用计算机对工程和产品进行性能与安全可靠性分析，模拟工程或产品未来的状态和运行状态，及早地发现设计缺陷，为优化设计提供依据。准确地说，CAE是指工程设计中的分析计算与分析仿真，具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动/动力学仿真。 广义地讲,计算机辅助工程是有关设计制造、工程分析、仿真、实验及信息分析处理,以及相应数据库和数据管理系统(DBMS)在内的计算机辅助设计和生产的综合系统。狭义地讲,CAE主要是指CAE环节的工作和系统。 CAE的核心技术为有限元分析技术，核心应用是虚拟样机。有限元方法是用于求解各类工程问题的一种数值计算方法。应力分析之中的稳态、瞬态、线性或非线性问题以及热传导、流体流动和电磁学中的问题都可以用有限元方法进行分析。 本报告主要介绍了计算机辅助工程分析技术的主要内容、相关技术、计算机辅助工程分析技术的应用现状、计算机辅助工程分析技术的发展趋势，还介绍了弹性力学的基本理论、有限元法的原理、方法和特点及其举例。 学习内容 弹性力学 弹性力学是固体力学的一个分支，是研究弹性体由于外力或温度改变等原因而发生的应力、应变和位移。确定弹性体的各质点应力、应变和位移的目的就是确定构件设计中强度和刚度指标，以此用来解决实际工程结构中的强度、刚度和稳定性问题。弹性力学需解决的是满足边界条件的高阶多变量偏微分方程，在数学上求解困难，一般采用有限元法进行分析。同时，弹性力学也是有限元分析方法的力学基础。 1.1弹性力学的概念 弹性力学：研究弹性体由于受外力、边界约束或温度改变等原因而发生的应力、形变和位移。为结构物或其构件的强度、刚度和稳定性的计算提供必要的理论基础和精确的计算方法。 弹性力学是工程结构分析的重要手段。尤其对于安全性和经济性要求很高的近代大型工程结构，须用弹性力学方法进行分析。 基本概念：外力、应力、应变、位移。 1.1.1外力（面力、体力） 面力:是分布于物体表面力，如静水压力，一物体与另一物体之间的接触压力等。单位面积上的表面力通常分解为平行于坐标轴的三个成分，用记号 来表示。 体力：是分布于物体体积内的外力，如重力、磁力、惯性力等。单位体积内的体力亦可分解为三个成分，用记号 X、Y、Z 表示。 1.1.2应力 弹性体受外力以后，其内部将产生应力。 弹性体内微小的平行六面体PABC，称为体素，PA=dx，PB=dy，PC=dz，每一个面上的应力分解为一个正应力和两个剪应力，分别与三个坐标轴平行。 （1）正应力σ 为了表明这个正应力的作用面和作用方向，加上一个角码，例如，正应力σx是作用在垂直于 x轴的面上同时也沿着 X 轴方向作用的。 （2）剪应力τ 加上两个角码，前一个角码表明作用面垂直于哪一个坐标轴，后一个角码表明作用方向沿着哪一个坐标轴。例如，剪应力τxy是作用在垂直于 X 轴的面上而沿着 y 轴方向作用的。 （3）应力的正负 如果某一个面上的外法线是沿着坐标轴的正方向，这个面上的应力就以沿坐标轴正方向为正，沿坐标轴负方向为负。 相反，如果某一个面上的外法线是沿着坐标轴的负方向，这个面上的应力就以沿坐标轴的负方向为正，沿坐标轴正方向为负。