结构有限元基础培训.pptxVIP

结构静强度分析;一．概 述;;;产品设计数字化的技术的发展（1）;产品设计数字化技术的发展;产品设计虽然只占产品整个成本的5％，但它却影响产品整个成本的70％。;计算方法介绍;有限元应用背景;有限元应用背景;通用有限元分析软件;有限元应用背景;有限元的解题过程;通用CAE的算法与软件模块;有限元分析类型 根据工程问题的物理、力学和数学特征，有限元分析可以分解成若干个子问题类型:;计算分析所现有软件;Part A 有限元的基本概念 ; 几何体 载荷 物理系统;真实系统;自由度(DOFs) 用于描述一个物理场的响应特性。;FEA仅仅求解节点处的DOF值。 单元形函数是一种数学函数，规定了从节点DOF值到单元内所有点处DOF值的计算方法。 因此，单元形函数提供出一种描述单元内部结果的“形状”。 单元形函数描述的是给定单元的一种假定的特性。 单元形函数与真实工作特性吻合好坏程度直接影响求解精度。;真实的二次曲线;虚功原理;虚功原理(续);Part B 有限元分析的基本过程 ;1. 创建有限元模型 创建或读入几何模型. 几何清理. 定义单元属性. 划分单元 (节点及单元). 2. 施加载荷进行求解 施加载荷. 求解. 3. 查看结果 查看分析结果. 检验结果. (分析是否正确);B-1 创建有限元模型;创建有限元模型;创建有限元模型;创建有限元模型;单元属性 定义单元属性一般在划分有限元网格之前进行，要求指定所分析对象的特征. 这些特征包括: 材料属性 单元类型 单元特性;创建有限元模型;创建有限元模型;创建有限元模型;创建有限元模型;创建有限元模型;;创建有限元模型;创建有限元模型;创建有限元模型;创建有限元模型;创建有限元模型;创建有限元模型;B-2 加 载;载荷考虑;加载;加载 (续);加载 (续);无论采取何种加载方式, 有限元程序求解前都将载荷转化到有限元模型.因此, 加载到实体的载荷将自动转化到 其所属的节点或单元上。;自由度约束就是给某个自由度(DOF)指定一已知数值 (值不一定是零)。;结构分析中的固定位移(零或者非零值) 。大多数自由度约束用作： 对称性边界条件 指定刚体位移 热分析中的指定温度 ;自由度约束(续);自由度约束(续);集中载荷 就是作用在模型的一个点上的载荷。;结构分析中的力和弯矩。 热分析中热流率。 集中载荷可以添加到节点和关键点上。(添加到关键点上的力将自动转化到相连的应节点上。);集中载荷通常是向由梁(beam)、杆(spars)和弹簧(springs)构成的非连续性的模型添加载荷的一种途径。 对于由壳单元(shells)、平面单元(XY plane elements)或者三维实体单元(3-D solids)等组成连续性模型，集中载荷意味存在应力奇异点。 你可以用等效集中载荷代替静力分布载荷，并添加到模型上。 如果你不关心(集中载荷作用)节点处的应力，这样做是可以接受的。;面载荷 就是作用在单元表面上的分布载荷。;结构分析中的压力。 热分析中的对流和热流密度。 面载荷可以添加到线或面上 (实体模型上的实体)、以及节点或单元上。 作用在线或面上的面载荷最终会传到面内各个单元上。;体载荷 是分布于整个体内或场内的载荷。;结构分析中的温度载荷。 热分析中生热率。 电磁场分析中电流密度。 ; 惯性载荷 是由物体的惯性（质量矩阵）引起的载荷，例如重力加速度，加速度，以及角加速度。;特点;添加载荷应遵循的原则;B-3 求 解;求解结果保存在数据库中并输出到结果文件 (Jobname.fem, Jobname.res) ;在求解初始化前，应进行分析数据检查，包括下面内容: 统一的单位 单元类型和选项 材料性质参数 考虑惯性时应输入材料密度 热应力分析时应输入材料的热膨胀系数 单元特性 实体模型的质量特性 模型中不应存在的缝隙 壳单元的法向 节点坐标系 集中、体积载荷 面力方向 温度场的分布和范围 ;求解过程: 1. 求解前保存数据库 2. 菜单：BCs-- Optistruct--Analysis 3. 弹出窗口显示求解信息 ;进行求解（续）; 没有获得结果的原因是什么? 往往是求解输入的模型不完整或存在错误，通常原因是: 单元质量不过关? 约束不够？ 出现铰链结构 ; 如何查看错误信息？ 求解界面只出现简单的出错提示 查看*.out程序日志文件，可查到较详细的出错原因 ;B-4 结果后处理;查看分析结果;验证分析的结果，在任何有限元分析中无疑