有限元法的分析过程
有限元法的分析过程
有限元法是一种数值分析方法，用于求解实际问题的物理场或结构的
数学模型。它将连续的实体分割成离散的小单元，通过建立节点和单元之
间的关系，对物理问题进行逼近和求解。以下是一般的有限元法分析过程。
1.问题建模和离散化
在有限元分析中，首先需要对实际问题进行建模，确定物理场或结构
的几何形状和边界条件。然后，将几何形状分割成一系列小单元，例如三
角形、四边形或四面体等。
2.网格生成
根据问题的几何形状和离散化方式，生成网格。网格是由一系列节点
和单元组成的结构，节点用于描述问题的几何形状，单元用于划分问题域。通常，节点和单元的位置和数量会直接影响有限元法的精度和计算效率。
3.插值函数和基函数的选择
有限元法中的节点通常表示问题域中的几何点，而节点之间的关系由
插值函数或基函数来描述。插值函数用于建立节点和单元之间的关系，基
函数用于对物理场进行逼近。选择适当的插值函数和基函数是有限元法分
析的关键。
4.定义系统参数和边界条件
确定相关物理参数和材料性质，并将其转化为数值形式。在有限元分
析中，还需要定义边界条件，包括约束条件和加载条件。
5.定义数学模型和方程
根据问题的物理场或结构和所选择的基函数，建立数学模型和方程。
有限元方法可以用来建立线性方程、非线性方程、静态问题、动态问题等。具体建立数学模型和方程的过程需要根据问题的特点进行。
6.组装刚度矩阵和力载荷向量
根据离散化的节点和单元，组装刚度矩阵和力载荷向量。刚度矩阵描
述节点之间的刚度关系，力载荷向量描述外部加载的作用力。
7.求解代数方程
通过求解代数方程，确定节点的位移或物理场的数值解。通常，使用
迭代方法或直接求解线性方程组的方法来求解。
8.后处理和分析
得到数值解后，可以进行后处理和分析。包括计算节点和单元的应变、应力等物理量，进行矫正和验证计算结果的正确性。还可以通过有限元法
的网格适应性来优化问题的计算效率和精度。
以上是一般的有限元法分析过程，具体的步骤和方法可能会因不同的
问题而有所不同。在具体的应用中，需要根据问题的特点和要求进行调整
和扩展。有限元法是一种灵活、可靠且广泛应用的数值分析方法，可以用
来解决各种物理场和结构问题。
abaqus有限元分析过程
一、有限单元法的基本原理 有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元（FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。 有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时，应把连续的求解区域分割成有限个单元，并在每个单元上指定有限个结点，假设一个简单的函数（称插值函数）近似地表示其位移分布规律，再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法，建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力 二、ABAQUS有限元分析过程 有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。
2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。 由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理， 并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。 下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part（部件） 用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。 Property（特性） 截面（Section）的定义包括了部件特性或部件区域类信息，如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中，用户生成截面和材料定义，并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly（装配件） 所生成的部件存在于自己的坐标系里，独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本（instance），并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位，从而生成一个装配件。 一个ABAQUS模型只包含一个装配件。
有限元法的分析过程
有限元法的分析过程 有限元法是一种数值分析方法，用于求解实际问题的物理场或结构的 数学模型。它将连续的实体分割成离散的小单元，通过建立节点和单元之 间的关系，对物理问题进行逼近和求解。以下是一般的有限元法分析过程。 1.问题建模和离散化 在有限元分析中，首先需要对实际问题进行建模，确定物理场或结构 的几何形状和边界条件。然后，将几何形状分割成一系列小单元，例如三 角形、四边形或四面体等。 2.网格生成 根据问题的几何形状和离散化方式，生成网格。网格是由一系列节点 和单元组成的结构，节点用于描述问题的几何形状，单元用于划分问题域。通常，节点和单元的位置和数量会直接影响有限元法的精度和计算效率。 3.插值函数和基函数的选择 有限元法中的节点通常表示问题域中的几何点，而节点之间的关系由 插值函数或基函数来描述。插值函数用于建立节点和单元之间的关系，基 函数用于对物理场进行逼近。选择适当的插值函数和基函数是有限元法分 析的关键。 4.定义系统参数和边界条件 确定相关物理参数和材料性质，并将其转化为数值形式。在有限元分 析中，还需要定义边界条件，包括约束条件和加载条件。 5.定义数学模型和方程
根据问题的物理场或结构和所选择的基函数，建立数学模型和方程。 有限元方法可以用来建立线性方程、非线性方程、静态问题、动态问题等。具体建立数学模型和方程的过程需要根据问题的特点进行。 6.组装刚度矩阵和力载荷向量 根据离散化的节点和单元，组装刚度矩阵和力载荷向量。刚度矩阵描 述节点之间的刚度关系，力载荷向量描述外部加载的作用力。 7.求解代数方程 通过求解代数方程，确定节点的位移或物理场的数值解。通常，使用 迭代方法或直接求解线性方程组的方法来求解。 8.后处理和分析 得到数值解后，可以进行后处理和分析。包括计算节点和单元的应变、应力等物理量，进行矫正和验证计算结果的正确性。还可以通过有限元法 的网格适应性来优化问题的计算效率和精度。 以上是一般的有限元法分析过程，具体的步骤和方法可能会因不同的 问题而有所不同。在具体的应用中，需要根据问题的特点和要求进行调整 和扩展。有限元法是一种灵活、可靠且广泛应用的数值分析方法，可以用 来解决各种物理场和结构问题。
有限元法分析过程
有限元法分析过程 有限元法分析过程大体可分为：前处理、分析、后处理三大步骤。 对实际的连续体经过离散化后就建立了有限元分析模型，这一过程是有限元的前处理过程。在这一阶段，要构造计算对象的几何模型，要划分有限元网格，要生成有限元分析的输入数据，这一步是有限元分析的关键。 有限元分析过程主要包括：单元分析、整体分析、载荷移置、引入约束、求解约束方程等过程。这一过程是有限元分析的核心部分，有限元理论主要体现在这一过程中。 有限元法包括三类：有限元位移法、有限元力法、有限元混合法。 在有限元位移法中，选节点位移作为基本未知量； 在有限元力法中，选节点力作为未知量； 在有限元混合法中，选一部分基本未知量为节点位移，另一部分基本未知量为节点力。 有限元位移法计算过程的系统性、规律性强，特别适宜于编程求解。一般除板壳问题的有限元应用一定量的混合法外，其余全部采用有限元位移法。因此，一般不做特别声明，有限元法指的是有限元位移法。 有限元分析的后处理主要包括对计算结果的加工处理、编辑组织和图形表示三个方面。它可以把有限元分析得到的数据，进一步转换为设计人员直接需要的信息，如应力分布状态、结构变形状态等，并且绘成直观的图形，从而帮助设计人员迅速的评价和校核设计方案。 附：FELAC 2.0软件简介 FELAC 2.0采用自定义的有限元语言作为脚本代码语言，它可以使用户以一种类似于数学公式书写和推导的方式，非常自然和简单的表达待解问题的微分方程表达式和算法表达式，并由生成器解释产生完整的并行有限元计算C程序。 FELAC 2.0的目标是通过输入微分方程表达式和算法之后，就可以得到所有有限元计算的程序代码，包含串行程序和并行程序。该系统采用一种语言(有限元语言)和四种技术(对象技术、组件技术、公式库技术生成器技术)开发而成。并且基于FELAC 1.0的用户界面，新版本扩充了工作目录中右键编译功能、命令终端输入功能，并且丰
线弹性有限元法分析的基本步骤
线弹性有限元法分析的基本步骤 有限元法是工程领域应用最为广泛的一种计算方法，它不但可以解决工程中的结构分析问题，而且已成功地解决了热力学、流体力学、电磁学和声学等领域的问题。经过数十年的发展，有限元方法的理论已相当完善。将有限元理论、计算机图形学以及优化技术相结合而开发的各类专用有限元软件。能高速高效地解决各类有限元问题。 线弹性有限元法分析的基本步骤 线弹性有限元法分析有限元一般分为6步。 第一步：定义形函数)(x N ，进而通过单元节点变量a 描述单元域内连续的变量)(x u e a x N x u )()(= 第二步：定义单元材料的响应；如应力、应变和热流等。 e Ba x u L x ==)]([)(ε )()(x D x εσσ== 第三步：形成单元矩阵，建立单元与外界的平衡关系: 0=+e e e f a K 式中 e K ：单元刚度矩阵 e a ：单元节点位移 e f ：单元节点上的等效外力 刚度矩阵按下式计算： ⎰Ω= e DBdV B K T e 节点等效外力为： F tdS x N bdV x N f e e T T e ++=-⎰⎰ΓΩ)()( 单元刚度矩阵代表了结构单元的刚度或传热单元的传导性，节点外载荷单元内体力（或内热源）、面力（或热流）、及节点集中力的贡献。 第四步：集成。将覆盖结构全域的所有单元的刚度矩阵和节点外力对平衡的贡献集成，建立整体结构的平衡方程。 ∑=e e K K ∑=e e f f 第五步：求解平衡方程。指定一些节点位移后，可将平衡方程按已知节点位移和未知的场变量分解为
两部分。 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦ ⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡r a s u ss su us uu f f a a K K K K 式中 u a 为未知节点变量 s a 为已知节点变量 a f 为外加的节点力 r f 为节点反作用力 求解变成获得已知位移的节点反作用力和已知的载荷节点位移。 第六步：回代。根据计算出的节点变量，代入第二步的表达式中，获得单元应变、应力或热流等量。 举例 以杆单元为例，其框图如下 第一步：定义形函数)(x N ，进而通过单元节点变量a 描述单元域内连续的变量)(x u e a x N x u )()(= ⎥⎦ ⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=211)(u u l x l x x u 第二步：定义单元材料的响应；如应力、应变和热流等。 e Ba x u L x ==)]([)(ε )()(x D x εσσ== 确定应力、应变关系 ⎥⎦ ⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=2111)(u u l l x ε εσE = 第三步：形成单元矩阵，建立单元与外界的平衡关系: 0=x l x = 1u )(x u 2u x
简述有限元分析的实施步骤
简述有限元分析的实施步骤 1. 确定问题和目标 在进行有限元分析之前，首先需要明确问题和目标。确定问题和目标将有助于 指导后续的分析工作，并确保分析结果的可靠性和实用性。问题和目标可以是结构的强度分析、热传导分析、流体力学分析等。 2. 创建有限元模型 有限元模型是有限元分析的基础，它是结构物或系统的数学模型。在创建有限 元模型时，需要进行以下步骤： •定义几何形状：通过使用CAD软件或手动绘制来定义结构物或系统的几何形状。这包括绘制结构物的边界、孔洞和特征。 •离散化：将结构或系统划分为有限数量的离散区域，称为有限元。这些有限元可以是三角形、四边形或其他形状，取决于需要分析的问题类型。 •定义材料属性：为每个有限元分配适当的材料属性，如弹性模量、泊松比、密度等。这些属性将影响到模型的响应。 •定义边界条件：定义结构或系统的边界条件，如固定边界、受力边界等。这些边界条件将模拟实际结构中的限制条件。 3. 制定数学模型 在进行有限元分析之前，需要将物理模型转化为数学模型。数学模型是基于物 理方程和边界条件的方程组。制定数学模型的步骤如下： •应用力学原理：根据问题类型，采用适当的力学原理，如静力学原理、动力学原理等。力学原理将为问题提供方程基础。 •建立强度方程：根据力学原理，建立物体或结构物的均衡方程。这些方程将描述结构的受力分布和变形情况。 •引入边界条件：基于前面创建的有限元模型，将边界条件应用于强度方程。这将包括施加受力、固定节点等。 4. 进行数值计算 有限元分析的核心部分是进行数值计算。在这一步骤中，使用适当的数值方法 和算法，求解数学模型得到物理问题的解。数值计算的步骤如下：
有限元分析过程
有限元分析过程 有限元分析过程可以分为以下三个阶段： 1.建模阶段：建模阶段是根据结构的实际形状和实际工况，建立有限元分析的计算模型——有限元模型，为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是离 散结构。然而，我们仍然需要处理许多相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、元 素特征定义、元素质量检查、编号顺序、模型边界条件定义等。 2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。由于这一步运算量 非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成。3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结 构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元 分析的目的所在。 注：在上述三个阶段中，有限元模型的建立是整个有限元分析过程的关键。首先，有 限元模型为计算提供了所有原始数据，这些输入数据的误差将直接决定计算结果的准确性；其次，有限元模型的形式对计算过程有很大影响。合理的模型不仅可以保证计算结构的准 确性，而且可以避免计算量过大和对计算机存储容量要求过高；第三，由于结构形状和工 作条件的复杂性，不容易建立实用的有限元模型。需要综合考虑多种因素，对分析人员提 出了更高的要求；最后，建模时间在整个分析过程中占相当大的比例，约占整个分析时间 的70%。因此，缩短整个分析周期的关键是注重模型的建立，提高建模速度。 原始数据的计算模型，模型中一般包括以下三类数据：1.节点数据:包括每个节点的 编号、坐标值等； 2.单元数据：A.组成单元的单元号和节点号；b、单位材料特性，如弹性模量、泊松比、密度等；c、单元的物理特征值，如弹簧单元的刚度系数、单元厚度、曲率半径等；d、一维单元的截面特征值，如截面面积、惯性矩等；e、相关几何数据 3.边界条件数据：a.位移约束数据；b.载荷条件数据；c.热边界条件数据；d.其他边 界数据. 建立有限元模型的一般过程：1分析问题定义 在进行有限元分析之前，首先应对结果的形状、尺寸、工况条件等进行仔细分析，只 有正确掌握了分析结构的具体特征才能建立合理的几何模型。总的来说，要定义一个有限 元分析问题时，应明确以下几点： a、结构类型； b、分析类型； c、分析内容； d、计算精度要求； e、模型比例尺； f、计算数据的一般规则2几何模型的建立
有限元分析的基本步骤
一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤： 1定义参数 2创建几何模型 3划分网格 4加载数据 5求解 6结果分析 1定义参数 1.1指定工程名和分析标题 启动ANSYS软件，选择Jobname命令 选择Title菜单命令 1.2定义单位 (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preference→Material Props →Material Models →Structural →OK (3) 定义分析类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Loads →Analysis Type →New Analysis→STATIC →OK 1.3定义单元类型 选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令 单击[Options]按钮，在[Element behavior]下拉列表中选择[Plane strs w/thk]选项，单击确定 1.4定义单元常数 在ANSYS程序主界面中选择Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令 单击[Add]按钮，进行下一个[Choose Element Type]对话框 1.5定义材料参数 在ANSYS程序主界面，选择Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令 (1)选择对话框右侧Structural→Linear→Elastic→Isotropic命令，并单击[Isotropic]选项，接着弹出如下所示[Linear Isotropic Properties for Material Number 1]对话框。 在[EX]文本框中输入弹性模量“200000”，在[PRXY]文本框中输入泊松比“0.3”，单击OK 2创建几何模型 在ANSYS程序主界面，选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Rectangle →By 2Corners命令 选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Creat→Areas→Circle→Solid Circle命令 3网格划分(之前一定要进行材料的定义和分配) 选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Arears Circle命令 选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令，弹出实体选择对话框，单击[Pick All]按钮，得到如下所示网格 4加载数据 (1)选择Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Lines命令， 出现如下所示对话框，选择约束[ALL DOF]选项，并设置[Displacement value]为0，单击OK。
有限元法的基本步骤
有限元法的基本步骤 有限元法是一种用于求解较为复杂的实际工程问题的数值分析方法。它将一个连续的物体或系统划分为许多小的单元，然后通过建立在这些单元上的数学方程来模拟和求解实际问题。在这篇文章中，我们将探讨有限元法的基本步骤，并深入讨论其原理和应用。 1. 确定问题的边界和几何形状 在使用有限元法求解实际问题之前，需要先确定问题的边界和几何形状。通常情况下，问题的边界需要定义为固定边界或自由边界，以便在数学模型中进行处理。问题的几何形状也需要被建模和描述，这样才能得到准确的计算结果。 2. 划分网格 划分网格是有限元法中非常重要的一步。网格划分是将问题的几何形状划分为一系列小的单元。这些小单元称为有限元，它们可以是三角形、四边形或其他形状。网格的划分需要根据问题的几何形状和求解精度来确定，并且需要保证各个有限元之间具有充分的连续性和相互联系，以确保模拟结果的准确性和可靠性。 3. 建立数学模型和方程 在确定问题的边界和划分网格之后，下一步是建立与物理现象相关的
数学模型和方程。根据问题的具体情况，可以使用不同类型的方程，如静力学方程、热传导方程、流体力学方程等。这些方程将物理现象转化为数学表达式，并可以通过有限元法进行求解。 4. 应用边界条件 在建立数学模型和方程之后，需要应用边界条件。边界条件可以是物体的固定边界条件，如固定端或自由端；也可以是物体的外部边界条件，如外力、温度等。边界条件的正确应用对于求解实际问题非常重要，它们将影响模拟结果的准确性和可靠性。 5. 求解数学方程 一旦建立了数学模型、划分网格并应用了边界条件，下一步就是使用数值方法求解数学方程。有限元法将整个问题转化为一个求解代数方程组的问题，并通过迭代方法求解。求解过程中需要根据初始条件和边界条件进行迭代计算，直到得到收敛的解。 通过以上的基本步骤，我们可以使用有限元法对复杂的实际工程问题进行数值求解。有限元法的优点在于可以模拟各种不同的物理现象，并且可以对复杂的几何形状进行建模和求解。它已经在结构力学、流体力学、热传导等领域得到了广泛的应用。 但是，有限元法也存在一些局限性和挑战。划分网格的过程需要一定的经验和技巧，不合理的划分会导致计算结果的误差增大。求解大规
有限元法的基本步骤
有限元法的基本步骤 有限元法是一种数值计算方法，用于求解一般的物理问题。它将求解区域划分为许多小的有限元，然后在每个有限元中近似地求解物理方程。下面是有限元法的基本步骤。 1.问题建模和离散化： 首先，将待求解的物理问题建模为一个数学模型。确定问题的几何形状、材料特性、边界条件以及所关心的物理量等。然后，将求解区域离散化为有限个子域，即有限元。这些子域通常被称为有限元。这可以通过网格划分、三角剖分等方法完成。 2.选择适当的有限元类型： 根据问题的性质和求解的准确性要求，选择适当的有限元类型。有限元可以是线性元、二次元、高次元等。线性元是最简单的元素类型，但精度较低；高次元则可以提供更高的精度，但可能需要更多的计算资源。 3.构造刚度矩阵和载荷向量： 对每个有限元，需要确定与之相关的刚度矩阵和载荷向量。刚度矩阵描述了有限元中节点之间的刚度关系，载荷向量描述了有限元中的外部载荷。这些可以通过对有限元进行分析和积分得到。 4.组装： 将所有有限元的刚度矩阵和载荷向量组装成整体的刚度矩阵和载荷向量。这可以通过将每个有限元的局部坐标映射到全局坐标系中，然后使用节点编号等方法实现。 5.应用边界条件：
为了得到唯一的解，必须对一些节点施加边界条件。边界条件可以是位移约束、力约束或应力约束等。这些边界条件可以通过直接施加到刚度矩阵和载荷向量上，或通过修改刚度矩阵和载荷向量来实现。 6.求解： 利用数值方法求解稀疏矩阵方程组。通常使用迭代方法，如共轭梯度法、Jacobi迭代法或Gauss-Seidel法等，来求解这个方程组。 7.后处理： 在得到解后，可以通过一些后处理操作进行结果的分析和可视化。后处理可以包括计算附加的物理量，如应力、应变、位移等，并将结果可视化。 有限元法是一种广泛使用的数值计算方法，可以用于求解各种工程和科学领域的问题。它具有高精度、适用范围广等优点，并且可以随着计算资源的增加而提高计算精度。在实际应用中，根据具体问题的特点，有限元方法的步骤和细节可能会有所调整和改变，但上述基本步骤仍然适用于大多数情况。
机械零件有限元分析
机械零件有限元分析 机械零件有限元分析是一种常用的工程分析方法，它可以用来评估机械零件的强度和刚度，以及预测在特定工况下的变形和应力分布。有限元分析主要涉及到以下几个方面的内容：建模、网格划分、加载和求解、结果后处理和验证。 首先，建模是有限元分析的第一步。在建模过程中，我们要根据机械零件的几何形状和设计要求，选择合适的计算域，并将其进行几何建模。常见的建模方法包括实体建模和面建模，其中实体建模更适用于具有复杂几何形状的零件，而面建模更适用于简单几何形状的零件。 然后，网格划分是有限元分析的关键步骤之一、在网格划分过程中，我们将计算域划分为多个小单元，也称为有限元。不同的零件可能需要不同类型的有限元，如点元、线元、面元和体元等。在网格划分中，我们还要注意网格的密度，通常在关键区域需要更加密集的网格划分。 加载和求解是有限元分析的核心步骤。在加载过程中，我们需要确定加载的类型和大小，以及加载的方向和位置等。然后，在求解过程中，我们使用有限元软件来计算机械零件在特定工况下的应力和变形情况。求解的过程涉及到线性方程组的求解，传统的有限元方法通常使用直接代数求解法，而现代的有限元方法则采用迭代求解法。 结果后处理是有限元分析的另一个重要步骤。在结果后处理中，我们通过可视化和数据分析来解释和理解有限元分析的结果。一般来说，我们会关注机械零件的应力分布、变形情况和应变分布等。通过结果后处理，我们可以得到一些关键的工程参数和结论，如机械零件的最大应力、刚度和失效概率等。
最后，验证是有限元分析的最后一步。在验证过程中，我们需要将有 限元分析的结果与实验数据进行对比，以验证分析的准确性和可靠性。验 证可以通过直接对比结果进行，也可以使用统计方法来评估有限元模型的 误差和精度。 通过机械零件的有限元分析，我们可以对其强度、刚度和可靠性进行 评估，从而指导机械零件的设计和优化。然而，有限元分析也有其局限性，如计算精度的限制、计算资源的消耗和模型假设的合理性等。因此，在实 际应用中，我们需要结合实验和理论分析来综合评估机械零件的性能。
ANSYS结构有限元分析流程
ANSYS结构有限元分析流程 下面将介绍ANSYS结构有限元分析的流程，包括前处理、求解和后处 理三个主要步骤。 1. 前处理（Preprocessing）: 首先，需要将结构的几何形状导入到ANSYS中，并对其进行几何建模 和网格划分。几何建模可以使用ANSYS自带的几何建模工具，也可以导入CAD套件的几何模型。然后，对结构进行网格划分，将其划分为有限元网格。ANSYS提供了多种不同类型的有限元单元，可以根据具体情况选择合 适的单元类型，并进行适当的划分。 在划分网格之后，还需要定义边界条件和加载条件。边界条件包括约 束和支撑条件，用于限制结构的自由度。加载条件包括施加在结构上的载 荷和其它外部作用，如压力、温度等。这些边界条件和加载条件可以通过ANSYS界面设置或者通过命令的方式输入。 2. 求解（Solving）: 在设置好边界条件和加载条件之后，可以进行求解。ANSYS使用有限 元法将结构离散成许多小的有限元素，并通过求解线性或非线性方程组来 预测结构的响应。求解过程中需要选择求解方法、步长等参数，并可以通 过迭代求解来稳定计算过程。 在求解过程中，可以观察结构的应力、应变、变形、位移等结果，并 进行后处理分析。ANSYS提供的针对不同目的的分析工具，如静力学分析、动力学分析、热力学分析等，可以根据需要选择相应的分析类型。 3. 后处理（Postprocessing）:
求解完成后，可以对计算结果进行后处理和分析。ANSYS提供了多种 后处理工具，用于可视化计算结果、绘制结构的应力、应变、变形等图形，并进行数据分析等。可以根据需要导出计算结果，用于生成工程报告、论 文等。 此外，在分析过程中还可以根据需要进行参数化分析、优化设计等。 参数化分析可以通过改变结构的几何形状、材料性质等参数，来研究这些 参数对结构响应的影响。优化设计可以根据指定的优化目标和约束条件， 通过反复分析和优化，得到满足要求的最优结构。 总的来说，ANSYS结构有限元分析流程包括前处理、求解和后处理三 个主要步骤。通过这些步骤，可以对结构的力学行为进行模拟和分析，为 工程设计提供科学依据。
有限元分析的一般过程
有限元分析的一般过程 一、构造的离散化 将构造或弹性体人为地划分成由有限个单元，并通过有限个节点相互连接的离散系统。这一步要解决以下几个方面的问题: 1、选择一个适当的参考系，既要考虑到工程设计习惯，又要照顾到建立模型的方便。 2、根据构造的特点，选择不同类型的单元。对复合构造可能同时用到多种类型的单元，此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。 3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求，合理确定单元的尺寸和阶次。 4、根据工程需要，确定分析类型和计算工况。要考虑参数区间及确定最危险工况等问题。 5、根据构造的实际支撑情况及受载状态，确定各工况的边界约束和有效计算载荷。 二、选择位移插值函数 1、位移插值函数的要求 在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数，并利用节点处的位移连续性条件，将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。 位移插值函数需要满足相容〔协调〕条件，采用多项式形式的位移插值函数，这一条件始终可以满足。但近年来有人提出了一些新的位移插值函数，如：三角函数、样条函数及双曲函数等，此时需要检查是否满足相容条件。 2、位移插值函数的收敛性〔完备性〕要求： 1〕位移插值函数必须包含常应变状态。 2〕位移插值函数必须包含刚体位移。 3、复杂单元形函数的构造 对于高阶复杂单元，利用节点处的位移连续性条件求解形函数，实际上是不可行的。因此在实际应用中更多的情况下是利用形函数的性质来构造形函数。 形函数的性质： 1〕相关节点处的值为 1，不相关节点处的值为 0。 2〕形函数之和恒等于 1。 1、建立数学模型〔特征消隐，理想化，去除〕〔〔即从 CAD 几何体→FEA 几何体〕， 共有以下三法：▲ 特征消隐：指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征，如外圆角、圆边、标志等。▲ 理想化：理想化是更具有积极意义的工作，如将一个薄壁模型用一个平面来代理▲ 去除：因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。〕 2、建立有限元模型：〔选择网格种类及定义分析类型；添加材料属性；施加约束； 定义载荷；网格划分〕 3、求解有限元模型：再在此根底上计算应变和应力等其它物理量；在热分析中， FEA 首先计算的是网格中每个节点的温度〔标量〕，再在此根底上计算温度梯度和热流等其它物理量. 一般如果模型可划分网格，那么它就可以求解，但如果没有定义材料或载荷，那么求解会终止。 4、结果分析：材料线性假设、小变形假设、静态载荷假设等等。 这里我们称为的相关节点，为的相关节点，其它点均为不相关节点。 三、单元分析 目的：计算单元弹性应变能和外力虚功。 使用最小势能原理，需要计算构造势能，由弹性应变能和外力虚功两局部构成。构造已经被离散，弹性应变能可以由单元弹性应变能叠加得到，外力虚功中的体力、面力都是分布在单元上的，也可以采用叠加计算。
二-有限元分析的基本过程
二有限元分析的基本过程 1 单元 有限元- 连续体的离散化，将整体结构分割为若干基本单元，每个单元有若干节点。单元中的基本物理量(结构分析- 位移；热分析- 温度；电磁分析- 电位势，磁通量；流体分析- 流量，等) 用单元节点处的值表示，可以写为： {u} = [P] {ue} 其中： {u} - 单元中任意点的物理量值，它是坐标的函数： {u} = {u (x,y,z)} [P] - 形状函数，与单元形状、节点坐标和节点自由度等有关 {ue} - 单元节点的物理量值；对于结构位移法可以是位移、转 角或其对坐标的导数。 常用的大型分析软件中基本上是位移+转角。 结构分析时一些常用单元的节点自由度(在单元坐标系中) 杆元：单元形状为线段，变形形式为拉伸和扭转。 在单元坐标系中： 节点自由度为Tx 和Rx，其中x 为杆的轴线。 在总体坐标系中： 三个位移和三个转角(T1,T2,T3,R1,R2,R3)。 梁元：单元形状为线段，变形形式为拉伸、扭转，以及两个垂 直于轴线方向的弯曲 在单元坐标系中： 节点自由度为Tx,Ty,Tz,Rx,Ry,Rz。其中x 为梁的 轴线，Y,z 为梁截面的两个抗弯惯矩主轴方向。 在总体坐标系中： 三个位移和三个转角(T1,T2,T3,R1,R2,R3)。 平面单元：三角形或四边形，变形为两个面内位移。 节点自由度为T1,T2。单元坐标系与总体坐标系一致。 轴对称单元：三角形或四边形，变形为两个面内位移。 节点自由度为T1,T2。单元坐标系与总体坐标系一致。 板壳元：三角形或四边形，变形包括两个面内位移，法向位移 及两个转角(一般缺少绕法线转角)。