关于有限元动态分析的一些关键概念
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题机械设计中的有限元分析是一种重要的分析方法，能够对结构在不同工况下的性能进行评估和优化。
在进行有限元分析时，需要解决以下几个关键问题：1. 确定边界条件：边界条件是指结构与外界的相互作用，包括约束、载荷以及热边界条件等。
在进行有限元分析时，需要准确地确定结构的边界条件，以保证分析结果的准确性。
在进行强度分析时，需要明确结构受到的载荷大小、方向和作用点，同时也要确定结构的约束情况，以保证分析结果的准确性。
2. 确定材料参数：材料参数是有限元分析的重要输入，包括材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。
确定材料参数的准确性对于有限元分析结果的可靠性至关重要。
在进行有限元分析前，需要对所采用的材料进行充分的测试和实验，获得其材料参数，或者采用已有的标准材料参数。
3. 网格划分：有限元分析是将结构划分为有限个小单元，通过求解单元间的关系得到整体结构的应力、位移等结果。
网格划分的质量直接影响有限元分析结果的准确性和计算效率。
在进行网格划分时，需要根据结构的复杂程度、地区应力和应变的分布情况，选择合适的网格划分方法和单元类型，并保证单元尺寸和形状的合理性。
4. 理想化假设：有限元分析是建立在一系列理想化假设的基础上，例如结构是线弹性、小变形、大位移等。
这些假设在一定程度上简化了分析过程，但在具体分析时需要注意合理性。
不合理的理想化假设可能导致分析结果的不准确，因此需要对理想化假设进行合理性评估。
5. 各向异性问题：很多材料在不同方向上具有不同的性能，即各向异性。
纤维增强复合材料在纤维方向上具有较高的强度和刚度，而在横向则较低。
在进行有限元分析时，需要考虑材料的各向异性，并通过恰当的材料模型和参数来描述材料在不同方向上的性能差异。
机械设计中有限元分析的关键问题包括确定边界条件、确定材料参数、网格划分、理想化假设和各向异性问题。
通过合理解决这些问题，可以得到准确可靠的有限元分析结果，为机械设计提供有力的支持和指导。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种非常重要的手段，它可以帮助工程师们对各种机械结构进行力学分析，并对其强度、刚度等性能进行评估。
但是，要进行有效的有限元分析，需要注意以下几个关键问题。
一、模型建立问题有限元分析需要建立虚拟模型进行分析，因此模型的准确性和完整性非常重要。
模型建立时需要考虑问题的几何形状、材料性质、加载情况等各种因素，还要按照实际的设计图纸来建立模型，以尽可能地反映真实的情况。
此外，还要注意对于不同类型的结构，建模的方法也有所不同，比如对于某些精密结构，可能需要采用复杂的三维建模软件进行建模。
二、单元选择问题有限元分析中，单元是构成模型的基本单位，单元的选择直接影响到分析结果的准确性和可靠性。
通常情况下，单元数量越多，分析结果越准确，但也会导致计算量过大，从而影响计算效率。
因此，应该根据具体情况选择适当的单元类型和数量，以保证计算结果的准确性和计算效率的平衡。
三、材料参数确定问题有限元分析中需要确定材料的弹性模量、泊松比、屈服强度、断裂强度等参数，这些参数对于分析结果具有至关重要的作用。
但是，要准确地确定这些参数并不容易，需要通过实验或者理论计算等手段获取，同时还要考虑不同材料在不同温度、压力下的性能变化，以保证分析结果的准确性。
四、加载边界条件确定问题有限元分析中，加载边界条件的确定也是关键问题之一。
边界条件的类型包括受力边界条件和位移边界条件，而边界条件的不同设置直接影响到模型的响应情况。
在确定边界条件时，需要考虑设计图纸、实际加载情况和分析需求等因素，以确定合理的边界条件。
五、分析结果正确性验证问题有限元分析的分析结果可能会受到材料参数、加载情况、边界条件等多种因素的影响，因此结果的正确性需要经过验证。
验证的方式包括：与实际测量结果比较、与其他分析方法比较、与实验结果对比等多种方法。
只有经过验证的结果才是可靠的，可以为后续设计提供准确的依据。
综合来看，以上的关键问题都是有限元分析中需要注意的问题，只有在这些问题上用心求真，才能保证有限元分析具有更高的准确性和可靠性。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种重要的工具，可以用来评估和优化设计的强度、刚度、疲劳寿命等性能，降低产品的开发成本和风险。
在进行有限元分析时，有几个关键问题需要注意和解决。
首先是模型的建立。
模型的建立是有限元分析的基础，它决定了分析结果的准确性和可靠性。
在建立模型时，需要根据实际情况选择适当的单元类型、单元尺寸和单元数量，保证模型能够准确地描述物体的几何形状和材料性质。
还需要考虑到边界条件的设定，确保模型受到合理的外载荷和约束。
其次是材料性质的确定。
有限元分析的准确性很大程度上依赖于材料性质的准确性。
在进行分析时，需要根据材料的实际性质来确定杨氏模量、泊松比、屈服强度、断裂韧性等参数。
对于复合材料等非均质材料，还需要考虑各向异性的影响。
还需要注意材料的温度依赖性和变形能力等因素。
第三个关键问题是边界条件的设定。
边界条件是指约束和载荷的设定，它们对分析结果有很大影响。
在进行有限元分析时，需要根据实际应用情况合理地设置边界条件，使得模型能够准确地模拟物体的工作状态。
对于载荷的设定，需要考虑到方向、大小和作用时间等因素。
对于约束的设定，需要确保模型的自由度数目与实际情况相符，并注意约束的刚度是否过大或过小。
最后一个关键问题是网格及其质量的控制。
有限元分析需要将物体离散为有限个单元，然后求解这些单元的变形和应力等参数。
单元网格的选择和质量将直接影响分析结果的准确性和稳定性。
在进行有限元分析时，需要遵循网格生成的原则，如均匀性、光滑性和刚度适应性。
还需要对网格进行细化和改进，以提高分析的准确性。
在进行有限元分析之前，需要对网格进行验证和检验，确保网格质量达到要求。
机械设计中有限元分析的关键问题包括模型的建立、材料性质的确定、边界条件的设定和网格质量的控制。
通过合理解决这些问题，可以得到准确可靠的分析结果，为机械产品的设计和优化提供支持和指导。
有限元动力学分析知识点
有限元动力学分析知识点复习目录一、模型输入、建模A 输入几何模型1、两种方法：No defeaturing 和 defeaturing（Merge合并选项、Solid实体选项、Small选项）2、产品接口。
输入IGES 文件的方法虽然很好，但是双重转换过程CAD > IGES > ANSYS 在很多情况下并不能实现100%的转换.ANSYS 的产品接口直接读入“原始”的CAD 文件，解决了上面提到的问题.3、输入有限元模型。
除了实体几何模型外， ANSYS 也可输入由某些软件包生成的有限元单元模型数据（节点和单元）。
B 实体建模1、定义实体建模：建立实体模型的过程。
（两种途径）1）自上而下建模：首先建立体（或面）,对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状.✓开始建立的体或面称为图元.✓工作平面用来定位并帮助生成图元.✓对原始体组合形成最终形状的过程称为布尔运算✓总体直角坐标系 [csys,0] 总体柱坐标系[csys,1]总体球坐标系[csys,2] 工作平面 [csys,4]2）自下而上建模：按照从点到线，从线到面，从面到体的顺序建立模型。
B 网格划分1、网格划分三步骤:定义单元属性、指定网格的控制参数、生成网格2、单元属性（单元类型 (TYPE)、实常数 (REAL)、材料特性(MAT)）3、单元类型单元类型是一个重要选项，它决定如下单元特性：自由度(DOF)设置、单元形状、维数、假设的位移形函数。
1）线单元（梁单元、杆单元、弹簧单元）2）壳用来模拟平面或曲面。
3）二维实体用于模拟实体截面4）三维实体✓用于几何属性，材料属性，荷载或分析要求考虑细节，而无法采用更简单的单元进行建模的结构。
✓也用于从三维CAD系统转化而来的几何模型，而这些几何模型转化成二维模型或壳体会花费大量的时间和精力4、单元阶次与形函数•单元阶次是指单元形函数的多项式阶次。
•什么是形函数?–形函数是指给出单元内结果形态的数值函数。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种常用的分析方法，可以用于预测和评估机械结构的性能。
在进行有限元分析时，存在一些关键问题需要考虑和解决。
本文将介绍机械设计中有限元分析的几个关键问题。
1. 网格划分问题：有限元分析是基于网格（或称为离散）模型进行的，因此网格的划分对分析结果的准确性有很大影响。
合理的网格划分应该满足以下要求：在关键区域（如应力集中区域）的网格密度要足够高，以捕捉局部应力的变化；在结构的稳定区域的网格密度可以适当减小，以提高计算效率。
对于复杂结构和多尺度问题，网格划分更加复杂，需要综合考虑精度和计算效率的权衡。
2. 材料参数问题：有限元分析需要提供材料的力学参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。
这些参数的准确性对分析结果有很大影响。
实际材料的力学参数通常会受到环境条件、缺陷、制造过程等多种因素的影响，如何选择合适的材料参数是一个关键问题。
在实际应用中，可以借助实验测试、材料数据库以及经验公式等方法来确定合适的材料参数。
3. 边界条件问题：有限元分析需要指定结构的边界条件，如约束条件和加载条件。
边界条件的选择对分析结果也有很大影响。
约束条件应该与实际情况相符，以反映结构的实际受力情况。
加载条件需要根据设计要求和实际工况来指定，以保证分析结果的准确性。
在边界条件的选择过程中，需要综合考虑结构的实际使用情况、安全性要求等因素。
4. 模型简化问题：有限元分析中，构建准确的模型需要考虑很多细节，如零件的精确几何形状、连接方式等。
在实际应用中，有时需要根据实际情况对模型进行简化。
模型简化的目的是为了减少计算复杂度和提高计算效率。
模型简化也可能引入误差，因此需要在精度和计算效率之间进行平衡。
对于复杂结构和多尺度问题，如何进行合理的模型简化是一个具有挑战性的问题。
5. 结果解释问题：有限元分析得到的结果是一系列的位移、应力、应变等数据，如何对这些数据进行解释和分析是另一个关键问题。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题机械设计中有限元分析是一种重要的工程分析方法，通过对机械结构进行有限元分析，可以评估结构的强度、刚度、稳定性等性能，为设计提供依据，提高产品的可靠性和安全性。
在进行有限元分析时，有一些关键问题需要特别注意，本文将就机械设计中有限元分析的几个关键问题进行探讨。
一、材料特性的选择在进行有限元分析时，首先需要确定材料的特性，例如弹性模量、屈服强度、断裂韧性等参数。
这些参数的选择对于有限元分析结果的准确性有着重要的影响。
在实际工程中，材料的特性往往是不确定的，因此需要根据实际情况进行合理的选择。
对于复合材料等非均质材料，其材料特性更为复杂，需要进行更为精细的分析和计算。
二、网格的生成和质量有限元分析是通过将结构划分为有限个小单元来进行分析计算的，这些小单元即为网格单元。
网格的生成和质量直接关系到分析结果的准确性。
不合理的网格划分可能会导致计算结果的误差，甚至影响到整个分析的可靠性。
合理的网格生成和质量的控制是进行有限元分析时的关键问题之一。
三、边界条件的确定在进行有限元分析时，需要明确结构的边界条件，包括约束边界和加载边界。
边界条件的确定关系到分析结果的可靠性和准确性。
合理的边界条件能够更好地模拟实际工况，得到真实的分析结果。
不合理的边界条件可能导致分析结果的失真，甚至无法得到可靠的结论。
四、材料非线性和接触非线性在实际工程中，材料的行为往往是非线性的，包括弹塑性、损伤、断裂等。
在一些结构的分析中，考虑到接触的影响也需要考虑到接触非线性。
这些非线性因素对于分析结果有着重要的影响，需要在有限元分析中予以充分考虑。
五、模态分析和稳定性分析除了结构的强度和刚度等静态性能外，对于一些关键结构还需要进行模态分析和稳定性分析。
模态分析用于评估结构的振动特性，稳定性分析则用于评估结构在受到外部载荷时的稳定性。
这些分析对于确保机械结构的安全性和可靠性至关重要。
六、敏感性分析和可靠度分析在进行有限元分析时，还需要进行敏感性分析和可靠度分析。
有限元的核心概念
有限元的核心概念有限元（Finite Element，简称FEM）是一种用于求解工程和科学问题的数值方法。
它通过将连续的物理问题离散化为离散的小单元，然后利用各个单元之间的关系来近似求解整个问题。
在有限元方法中，存在一些核心概念，包括离散化、单元、自由度、插值、形函数、刚度矩阵、质量矩阵和边界条件等。
离散化是指将连续问题转化为离散的小单元。
在有限元方法中，通常将求解域划分为许多小单元，如三角形、四边形或六面体等，这些小单元被称为有限元。
通过将问题的定义域离散化，可以将计算问题简化为对单元上的计算。
在有限元分析中，单元是离散化的基本单元。
每个单元都有其自身的性质和几何形状。
根据问题类型的不同，常见的有限元包括一维线段单元、二维三角形和四边形单元以及三维四面体和六面体单元等。
自由度是指在有限元中用于描述问题解的不同位置和方向的变量。
在每个单元内部，根据问题的自由度的数量，定义相应数量的自由度。
通过将连续问题离散化为离散的单元，并为每个单元定义自由度，可以将整个离散化的问题转化为代数形式的问题。
插值是指通过已知的节点值来估计未知节点值的过程。
在有限元方法中，通过使用插值函数，可以在每个单元内部估计出问题的解。
插值函数通常由形函数表示，形函数是通过节点值之间的插值计算得到的。
形函数是描述单元内部节点上解的变化规律的数学函数。
它是对单元内部解的近似表达，通常选择具有一定形状特点的函数，例如线性、二次、三次等。
形函数的选择和性质直接影响到解的计算结果的精度。
刚度矩阵是描述物体变形时各个部分相互作用的力的程度。
它是由单元的几何形状和材料特性决定的。
在有限元方法中，通过组装各个单元的刚度矩阵，可以得到整个问题的总刚度矩阵。
刚度矩阵是求解有限元问题的关键。
质量矩阵是描述物体对动态负载响应的能力。
在求解动力学问题时，需要考虑物体的质量特性。
通过组装各个单元的质量矩阵，可以得到整个问题的总质量矩阵。
质量矩阵是求解动力学问题的关键。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种常用的工具和方法。
它可以帮助工程师们对机械结构进行仿真和分析，评估其性能和可靠性，优化设计方案，减少试验成本和开发周期。
在进行有限元分析时，也存在一些关键问题需要注意和解决。
下面将介绍几个常见的有限元分析的关键问题。
1. 网格划分：网格划分是有限元分析的第一步，也是最关键的一步。
合理的网格划分对于结果的准确性和计算效率至关重要。
过于粗糙的网格会导致计算结果不精确，而过于细密的网格则会增加计算量。
需要根据设计要求和边界条件合理划分网格，尽量在重要的应力集中区域和位移较大的区域细化网格，以获得更准确的结果。
2. 材料本构模型：材料本构模型是用来描述材料力学性质的数学模型，对有限元分析结果的准确性和可靠性有重要影响。
选择合适的本构模型需要考虑材料的性质、应变应力关系和加载条件等因素。
常用的本构模型有弹性模型、塑性模型、粘弹性模型等。
在选择本构模型时，需要根据具体应用场景和加载条件进行合理选择，并进行验证和校准。
3. 边界条件：边界条件是有限元分析中非常重要的一个因素。
它直接影响着模型的应力分布和位移结果。
在设置边界条件时，需要根据实际问题的要求进行准确的设置。
一般包括固支边界、强制位移边界、加载边界等。
在实际应用中，边界条件的设置需要考虑结构的约束和外部加载的作用，并进行合理的假设和简化。
4. 模型验证：模型验证是确保有限元分析结果准确性和可靠性的关键环节。
在进行有限元分析前，可以进行一些简化模型或者理论计算，对部分区域或者特定加载情况进行验证。
验证的方法可以包括理论计算、试验验证、实际工程应用等。
验证的目的是检验有限元模型的准确性和可靠性，进一步提高分析结果的精确性。
5. 结果后处理：有限元分析的结果后处理是对分析结果进行展示和进一步分析的过程。
合适的结果后处理可以帮助工程师们更好地理解分析结果，发现问题和优化设计。
常用的结果后处理方法包括应力和位移的分布图、应变云图、动态变化曲线等。
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有限元语言及编译器（Finite Element Language And it’s Compiler，以下简称FELAC） 是中国科学院数学与系统科学研究院梁国平研究院于1983年开始研发的通用有限元软件平 台，是具有国际独创性的有限元计算软件，是PFEPG系列软件三十年成果（1983年—2013 年）的总结与提升，有限元语言语法比PFEPG更加简练，更加灵活，功能更加强大。目前 已发展到2.0版本。其核心采用元件化思想来实现有限元计算的基本工序，采用有限元语 言来书写程序的代码，为各领域，各类型的有限元问题求解提供了一个极其有力的工具。 FELAC可以在数天甚至数小时内完成通常需要一个月甚至数月才能完成的编程分析中，我们用扩展这个词指将振型写入结果文件。也就是说，扩展模态“不 仅适用于Reduced模态提取方法得到的缩减振型，而且也适用与其他模态提取方法得到的 完整振型。因此，如果想在后处理器中观察振型，必须先扩展模态。
谱分析中的模态合并是因为激励谱是其实是由一系列的激励组合成的一个谱，里面的 频率不会是只有一个，而不同的激励频率对于结构产生的结果是不一样的，对于结果的贡 献也是不一样的，所以要选择模态组合法对模态进行组合，得到最终的响应结果。
模态参数有那些? 模态参数有：模态频率、模态质量、模态向量、模态刚度和模态阻尼等。
模态分析和有限元分析怎么结合使用?
1)利用有限元分析模型确定模态试验的测量点、激励点、支持点(悬挂点)，参照计算振型队 测试模态参数进行辩识命名，尤其是对于复杂结构很重要；
2)利用试验结果对有限元分析模型进行修改，以达到行业标准或国家标准要求；
3)利用有限元模型对试验条件所产生的误差进行仿真分析，如边界条件模拟、附加质量、附 加刚度所带来的误差及其消除； 4)两套模型频谱一致性和振型相关性分析； 5)利用有限元模型仿真分析解决实验中出现的问题；
3 如何修正有限元分析的结果
用试验模态分析的结果怎么修正有限元分析的结果
1)结构设计参数的修正，可用优化方法进行； 2)子结构校正因子修正； 3)结构矩阵元素修正，包括非零元素和全元素修正两种； 4)刚度矩阵和质量矩阵同时修正；
模态分析有什么用处?
模态分析的最终目标在是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振 动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。
模态分析技术的应用可归结为以下几个方面：
1) 评价现有结构系统的动态特性；
2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计； 3)诊断及预报结构系统的故障； 4)控制结构的辐射噪声； 5)识别结构系统的载荷；
元计算科技发展有限公司是一家既年青又悠久的科技型企业。年青是因为她正处在战略重组 后的初创期，悠久是因为她秉承了中国科学院数学研究所在有限元和数值计算方面所开创的光荣 传统。元计算的目标是做强中国人自己的计算技术，做出中国人自己的CAE软件。
元计算秉承中国科学院数学与系统科学研究院有限元自动生成核心技术（曾获中科院科技进 步二等奖、国家科技进步二等奖），通过自身不懈的努力与完善，形成一系列具有高度前瞻性和 创造性的产品。
一个物体有很多个固有振动频率(理论上无穷多个)，按照从小到大顺序，第一个就叫第一阶 固有频率，依次类推。所以模态的阶数就是对应的固有频率的阶数。 振型是指体系的一种固有的特性。它与固有频率相对应，即为对应固有频率体系自身振动的 形态。每一阶固有频率都对应一种振型。振型与体系实际的振动形态不一定相同。振型对应于 频率而言，一个固有频率对应于一个振型。按照频率从低到高的排列，来说第一振型，第二振 型等等。此处的振型就是指在该固有频率下结构的振动形态，频率越高则振动周期越小。在实 验中，我们就是通过用一定的频率对结构进行激振，观测相应点的位移状况，当观测点的位移 达到最大时，此时频率即为固有频率。实际结构的振动形态并不是一个规则的形状，而是各阶 振型相叠加的结果。
关于有限元动态分析的一些关键概念
1模态分析中的几个基本概念 物体按照某一阶固有频率振动时，物体上各个点偏离平衡位置的位移是满足一定的比例关 系的，可以用一个向量表示，这个就称之为模态。模态这个概念一般是在振动领域所用，你可 以初步的理解为振动状态，我们都知道每个物体都具有自己的固有频率，在外力的激励作用下， 物体会表现出不同的振动特性。一阶模态是外力的激励频率与物体固有频率相等的时候出现的， 此时物体的振动形态叫做一阶振型或主振型，二阶模态是外力的激励频率是物体固有频率的两 倍时候出现，此时的振动外形叫做二阶振型，以依次类推。 一般来讲，外界激励的频率非常复杂，物体在这种复杂的外界激励下的振动反应是各阶振 型的复合。模态是结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。 这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。 有限元中模态分析的本质是求矩阵的特征值问题，所以“阶数”就是指特征值的个数。将 特征值从小到大排列就是阶次。实际的分析对象是无限维的，所以其模态具有无穷阶。但是对 于运动起主导作用的只是前面的几阶模态，所以计算时根据需要计算前几阶的。
模态扩展是为了是结果在后处理器中观察而设置的，原因如下：求解器的输出内容主 要是固有频率，固有频率被写到输出文件Jobname.OUT及振型文件Jobnmae.MODE中，输出 内容中也可以包含缩减的振型和参与因子表，这取决于对分析选项和输出控制的设置，由 于振型现在还没有被写到数据库或结果文件中，因此不能对结果进行后处理，要进行后处 理，必须对模态进行扩展。
2 模态叠加 是用于瞬态分析和谐分析的一种求解技术模态叠加是将从模态分析中得到各个振型分别乘以系 数后叠加起来以计算动力学响应。它是一个用来求解线性动力学问题的快速、有效的方法。另一种 可选用的方法是直接积分方法，这种方法需要较多的时间。 模态数指一个结构拥有模态的个数。 对一般形状的振型，它可以看成是很多不同阶的形状的组合。阶数与振型相对应。有多少个振 型就有多少个阶数。对应基本周期的振型称为第一阶振型，比第一周期略小的(第二周期)对应的振 型称为第二阶……第n阶，依次类推。从理论上来说，任何结构的固有频率都有无限多个，按频率大 小排列，数值最小的为一阶频率。但在用有限元进行计算时只能求出有限多个固有频率(与无约束 的自由度个数相同)，且阶数越高，误差越大。但对实际结构有意义的恰是频率较小的若干阶频率。 然而，为了便于对模态进行称呼，就以模态频率的大小进行排队，这种排队的顺序往往就是所谓的 “阶”，一个系统有几阶模态，理论上是N个自由度系统存在N个模态，而低阶模态的模态刚度相 对比较弱，在同样量级的激励作用下，响应会相对所占的权值大一些，所以，工程上低阶模态比较 被受关照，理论上低阶模态理论也相对成熟。