结构分析有限元法(张延庆编著)PPT模板

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有限元分析方法32页PPT

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40、学而不思则罔,思而不学则殆。——孔子
谢谢!
36、自己的鞋子,自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科

xiexie! 38、我这个人走得很慢,但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何,且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
有限元分析方法

6、黄金时代是在我们的前面,而不在 我们的 后面。

7、心急吃不了热汤圆。

8、你可以很有个性,但某些时候请收 敛。

9、只为成功找方法,不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。

10、只要下定决心克服恐惧,便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为,请 记住, 除了在 脑海中 ,恐惧 无处藏 身。-- 戴尔. 卡耐基 。

有限元分析方法简介31页PPT

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有限元分析方法简介
36、“不可能”这个字(法语是一个字 ),只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气,不要看破要突 破,不 要嫉妒 要欣赏 ,不要 托延要 积极, 不要心 动要行 动。 38、勤奋,机会,乐观是成功的三要 素。(注 意:传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素,但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出,乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言,没有不变的承 诺,踏 上旅途 ,义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人, 决不会 坚韧勤 勉。
31、只有永远躺在泥坑里的人,才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭,生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍,就是一下子不要学很多。——洛克

有限元分析 ppt课件

有限元分析 ppt课件
有限元分析 Finite Element Analysis
课程目标
1) 了解什么是有限单元法、有限单元法的基本 思想。
2) 学习有限单元法的原理,主要结合弹性力学 问题来介绍有限单元法的基本方法,包括单 元分析、整体分析、载荷与约束处理、等参 单元等概念。
3) 初步学会使用商用有限元软件分析简单工程 问题。
4. O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor. The finite element method( 5th ed). Oxford ; Boston : Butterworth-Heinemann, 2000
5. 郭和德编. 有限单元法概论,清华大学, 1998
1 有限单元法简介
自重作用下等截面直杆的材料力学解答
N(x)q(Lx)
d(L x)N(x)d xq(Lx)dx EA EA
u(x)xN(x)d xq(L xx2)
0 EA EA 2
x
du q (Lx) dx EA
x
Ex
q(Lx) A
自重作用下等截面直杆的有限单元法 解答
1)离散化 如图所示,将直杆划分 成n个有限段,有限段之 间通过一个铰接点连接。 称两段之间的连接点为 结点,称每个有限段为 单元。 第 i 个 单 元 的 长 度 为 Li , 包含第i,i+1个结点。
1.3.1网格划分
对弹性体进行必要的简化,再将弹性体 划分为有限个单元组成的离散体。 单元之间通过单元节点相连接。 由单元、结点、结点连线构成的集合称 为网格。
1.3.1网格划分
通常把三维实体划分成四面体(Tetrahedron) 或六面体(Hexahedron)单元的网格
四面体4结点单元
六面体8结点单元

《有限元分析及应用》PPT课件

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41
2.3 基本变量的指标表达
指标记法的约定:
自由指标:在每项中只有一个下标出现,如

i,j为自由指标,它们可以自由变化;在三维ij 问题
中,分别取为1,2,3;在直角坐标系中,可表示
三个坐标轴x, y, z。
哑指标:在每项中有重复下标出现,如:
,j为哑指标。在三维问题中其变化的范ai围j x为j 1,b2i ,3
有限元方法的思路及发展过程
思路:以计算机为工具,分析任意变形体以获得所有 力学信息,并使得该方法能够普及、简单、高效、方 便,一般人员可以使用。 实现办法:
20
技术路线:
21
发展过程: 如何处理
对象的离散化过程
22
常用单元的形状
.点 (质量)
面 (薄壳, 二维实体,
.. 轴..对称实体.).......
3
有限元法是最重要的工程分析技术之一。 它广泛应用于弹塑性力学、断裂力学、流 体力学、热传导等领域。有限元法是60年 代以来发展起来的新的数值计算方法,是 计算机时代的产物。虽然有限元的概念早 在40年代就有人提出,但由于当时计算机 尚未出现,它并未受到人们的重视。
4
随着计算机技术的发展,有限元法在各个 工程领域中不断得到深入应用,现已遍及 宇航工业、核工业、机电、化工、建筑、 海洋等工业,是机械产品动、静、热特性 分析的重要手段。早在70年代初期就有人 给出结论:有限元法在产品结构设计中的 应用,使机电产品设计产生革命性的变化, 理论设计代替了经验类比设计。
由此得到
考虑 X 0
xyl ym zy n Y xl yxm zxn X
考虑
Z 0 xzl yzm zn Z
应力边界条件

有限元法ppt课件

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29
▪ 1960年美国的克劳夫(W.Clough)采用此方法进行飞 机结构分析时首次将这种方法起名为“有限单元 法”,简称“有限元法”。此后有限元法在工程 界获得了广泛的应用。到20世纪70年代以后,随 着计算机和软件技术的发展,有限元法也随之迅 速的发展起来,发表的论文犹如雨后春笋,学术 交流频繁,期刊、专著不断出现,可以说进入了 有限元法的鼎盛时期,对有限元法进行了全面而 深入的研究。
典型的物理量是:速度、压力、温 度、对流换热系数。
36
5)声学分析
用于模拟流体介质和周围固体的相互作用。 典型的物理量是:压力分布、位移和自振频率。
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6)耦合场分析
耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。因为 两个物理场之间相互影响,所以单独求解一个物理场是不可能 的。例如: 热-应力分析(温度场和结构) 流体热力学分析(温度场和流场) 声学分析(流体和结构) 热-电分析(温度场与电场) 感应加热(磁场和温度场)
用。
单元: 节点间相互作用的媒介, 用一组节点相互作用的数值矩阵 描述(称为刚度或系数矩阵)。
载荷
16
信息是通过单元之间的公共节点传递的。
. . 2 nodes
...
.
.1 node
.
.A.B .
.A.B.
分离但节点重叠的单元 A和B之间没有信息传 递
具有公共节点的单元 之间存在信息传递
17
3)有限元模型(node) 有限元模型真实系统理想化的数学抽象。由一
20
4)单元形函数(node) 有限元法仅仅求解节点处的响应值。单元形函
数是一种数学函数,规定了从节点响应值到单元 内所有点处响应值的计算方法,因此,单元形函数 提供一种描述单元内部结果的“形状”。

第4章-连续体结构分析的有限元方法—平面问题有限元分析PPT

第4章-连续体结构分析的有限元方法—平面问题有限元分析PPT
43
例1:用平面3节点三角形单元进行分析
如图所示为一矩形薄平板,在右端部受集中 力F=100000N作用,材料常数为:弹性模量 E=1×107Pa、泊松比μ=1/3,板的厚度为t=0.1m, 试按平面应力问题计算各个节点位移及支座反力。
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例2:用平面4节点矩形单元进行分析
如图所示为一矩形薄平板,在右端部受集中 力F=100000N作用,材料常数为:弹性模量 E=1×107Pa、泊松比μ=1/3,板的厚度为t=0.1m, 试按平面应力问题计算各个节点位移及支座反力。
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刚才的发言,如 有不当之处请多指
正。谢谢大家!
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本章将就连续体问题的有限元方法进行全面的讨论 和研究。
1
2
4.1 连续体结构分析的基本力学原理
连续体问题的三大类变量
3
连续体问题的三大类方程及边界条件
4
5
4.2 平面问题的3节点三角形单元
平面问题3节点单元具有几何特征简单、描 述能力强的特点,是平面问题有限元分析中最 基础的单元,也是最重要的单元之一。 单元的几何和节点描述
32
4.4 三角形单元与矩形单元计算精度的比较
33
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40
41
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从以上计算可以看出,用三角形单元计算时,由于形
函数是完全一次式,因而其应变场和应力场在单元内均为 常数;而四边形单元其形函数带有二次式,计算得到的应 变场和应力场都是坐标的一次函数,但不是完全的一次函 数,对提高计算精度有一定作用;根据最小势能原理,势 能越小,则整体计算精度越高,比较两种单元计算得到的 系统势能,可以看出,在相同的节点自由度情况下,矩形 单元的计算精度要比三角形单元高。

第8章 杆系结构的有限元法 ppt课件

第8章 杆系结构的有限元法  ppt课件

整体坐标系与pp局t课部件 坐标系
28
杆系结构单元位移与载荷向量
结点位移列向量为:
单元e结点位移列向量为
二维情况下单元的位移和载荷
单元e结点力列向量为
正负号规定:
当线位移及相应力与坐标轴方向一致时为正,反之为负;转角位 移和力矩,按右手法则定出的矢量方向若与坐标轴正向相一致时 为正。对于任意方向的力学向量ppt课,件应分解为沿坐标轴方向的2分9 量。
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34
平面刚架梁单元的应力应变
将刚才已经建立的位移函数代入,则应变为 进一步的,应力为 其中,[B] 称为平面刚架梁单元的应变转换矩阵。
ppt课件
35
平面刚架梁单元的有限元方程
采用虚功原理进行推导:
假设梁单元的i,j 结点发生虚位移为
那么单元内会发生相应的虚应变为: 外力在虚位移上的功与内力在虚应变上的功相等:
但不是充分条件。为什么? ppt课件
13
几何不变结构的组成规律
(1) 二元体规则
由两根不在同一条直线上的链杆联结一个新结点所组成的结 构称为二元体。二元体规则是指在一个几何不变结构上,由 增加二元体而发展的结构,是一个几何不变结构。铰接三角 形是最简单的几何不变结构。
铰接三角形
ppt课件
14
几何不变结构的组成规律
约束:指减少结构自由度的装置,即限制结构运动的装置。 具体包括:a. 支座链杆的约束;b. 铰的约束:① 单铰; ② 复铰;③ 完全铰与不完全铰。
桁架自由度计算公式
桁架中的结点数为j,杆件数为g,支座链杆数为z, 则桁架的自由度W 为
平面桁架
空间桁架
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结构的自由度及其计算
平面混合结构的自由度计算

有限元法PPT课件

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和时间。
如何克服局限性
改进模型
通过更精确地描述实际 结构,减少模型简化带
来的误差。
优化网格生成
采用先进的网格生成技 术,提高网格质量,降
低计算误差。
采用高效算法
采用并行计算、稀疏矩 阵技术等高效算法,提
高计算效率。
误差分析和验证
对有限元法的结果进行误 差分析和验证,确保结果
的准确性和可靠性。
05 有限元法的应用实例
有限元法ppt课件
目 录
• 引言 • 有限元法的基本原理 • 有限元法的实现过程 • 有限元法的优势与局限性 • 有限元法的应用实例 • 有限元法的前沿技术与发展趋势 • 结论
01 引言
有限元法的定义
01
有限元法是一种数值分析方法, 通过将复杂的结构或系统离散化 为有限个简单元(或称为元素) 的组合,来模拟和分析其行为。
有限元法在流体动力学分析中能够处理复杂的流体流动和 压力分布。
详细描述
通过将流体域离散化为有限个小的单元,有限元法能够模 拟流体的流动、压力、速度等状态,广泛应用于航空、航 天、船舶等领域。
实例
分析飞机机翼在不同飞行状态下的气动性能,优化机翼设 计。
热传导分析
总结词
有限元法在热传导分析中能够处理复杂的热传递过程。
实例
分析复杂电磁设备的电磁干扰问题,优化设备性能。
06 有限元法的前沿技术与发 展趋势
多物理场耦合的有限元法
总结词
多物理场耦合的有限元法是当前有限元法的重要发展方向, 它能够模拟多个物理场之间的相互作用,为复杂工程问题提 供更精确的解决方案。
详细描述
多物理场耦合的有限元法涉及到流体力学、热力学、电磁学 等多个物理场的耦合,通过建立统一的数学模型,能够更准 确地模拟多物理场之间的相互作用。这种方法在航空航天、 能源、环境等领域具有广泛的应用前景。
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6 4.6.6交叉 梁单元
06 第5章空间及轴对称问 题

称第
问 题
章 空




5
a
5.1空间 结构离散

d
5.4轴对 称问题
b
5.2空间 四面体单

e
5.5小 结
c
5.3其他 空间单元
f
习题
第5章空间及轴对称问题
5.2空间四面体单元
5.2.1位移函数
5.2.2应变和应力矩 阵
6.1弹性薄板分析
6.1.1基本 假设
6.1.3薄板问 题基本方程
6.1.2薄板 变形和内力
6.1.4关于薄 板弯曲有限 元计算
第6章弹性板壳问题
6.2矩形薄板单元
6.2.1单元位移模式 6.2.2单元特性分析
6.2.3单元收敛性分 析
第6章弹性板壳问题
结构分析有限元法(张 延庆编著)
演讲人
Hale Waihona Puke 2 0 2 x - 11 - 11
01 主要符号
主要符号
02 第1章绪论
第1章绪论
1.1有限元法发展
01 概况
1.3有限元法的学
03 习要求和学习方法
1.2有限元法分析
02 过程
1.2.1矩阵位移法 1.2.2有限元法分析过程
04 习题
03 第2章有限元法基础— —能量原理
2.1.1平衡(运动)微分方程
2.1.3线弹性体的物理方程(本构 关系)
2.1.2小变形的几何方程(位移应 变关系)
2.1.4边界条件(边界处条件和协 调条件)
第2章有限元法基础——能量原理
2.3变形体虚位移原理
1
2.3.1变形体虚位移原理表述
2
2.3.2弹性平面问题外力总虚功 的计算
3
2.3.3变形体虚位移原理证明
第3章弹性力 学平面问题
3.6有限元解的性质和收敛准 则
3.6.2收敛准 则的物理意 义
3.6.1有限元 解的收敛准 则
3.6.3位移元 解的下限性 质
第3章弹性力学平面问题
3.7矩形单元
3.7.1单元的位移模 式
3.7.2单元特性分析
第3章弹性力学平面问题
3.8等参数单元
01 3 . 8 . 1 单元位移 模式
位移模式
04 5 . 4 . 4 单元刚度 矩阵
05 5 . 4 . 5 单元等效 结点
荷载
07 第6章弹性板壳问题
第6章弹性板壳问题
a
6.1弹性 薄板分析
d
6.4厚薄 板通用单

b
6.2矩形 薄板单元
e
6.5平板 型壳元
c
6.3min dlin板单

f
6.6小 结
第6章弹
性板壳问
习题

第6章弹性板 壳问题
3.4有限元方程的建立
0 1 3.4.1利用最小势能原理建立结构整 体刚度方程
0 2 3.4.2单元刚度矩阵和等效结点载荷 列阵的集成
03
3.4.3结构刚度矩阵的性质和特 点
第3章弹性力学平面问题
3.5有限元方程的求解
3.5.1引入位移边界 条件
3.5.2有限元方程的 求解及应力计算
3.5.3有限元分析步 骤
e
4.5平面 刚架结构 整体分析
f
4.6其他 杆件单元
第4章杆系结构问 题
4.7小结 习题
第4章杆系结构问题
4.2平面桁架单元分析
4.2.1建立位移场 (位移模式)
4.2.3单元刚度方程
4.2.2单元特性分析
4.2.4坐标变换
第4章杆系结构问题
4.3平面桁架结构整体分析
4.3.1用最小势能原理进行结构整 体分析
4
2.3.4虚位移原理的说明
第2章有限元法基础——能量原理
2.4最小势能原理
03
2.4.3由最小势能原
理导出位移法方程
02
2.4.2杆系结构总势
能表达式
01
2.4.1最小势能原理
第2章有限元法基础——能量原理
2.5里茨法
2.5.1里
2.5.2分
茨法 2 片里茨法
04 第3章弹性力学平面问 题
第3章弹性力 学平面问题
01
4.5.1用最小势能原理进行结构
整体分析
02
4.5.2直接刚度法集成整体刚度
方程
03
4.5.3整体刚度方程的求解及杆
件内力计算
第4章杆系结构 问题
4.6其他杆件单元
1 4.6.1连续 梁单元
4.6.2考虑
2 剪切时的 平面自由 式单元
3 4.6.3扭转 杆单元
4 4.6.4空间 桁架单元
5 4.6.5空间 刚架单元
2
3.1.2平面问题三角形划分
第3章弹性力学平面问题
3.23结点单元位移模式
3.2.1单元的位移模 式和广义坐标
3.2.2位移插值函数
第3章弹性力学平面问题
3.3单元特性分析
3.3.1单元应变和应 力
3.3.3单元刚度矩阵
3.3.2单元体总势能
3.3.4单元等效结点 载荷列阵
第3章弹性力学平面问题
4.3.3直接刚度法集成整体刚度方 程
4.3.2整体刚度矩阵的性质
4.3.4整体刚度方程的求解及杆件 内力计算
第4章杆系结构问题
4.4平面刚架单元
03
4.4.3平面刚架单
元——考虑轴向变
形的弯曲单元
02
4.4.2杆单元弯曲特

01
4.4.1杆单元弯曲位
移模式
第4章杆系 结构问题
4.5平面刚架结构整体分 析
01 3.1结构离散化
02 3.23结点单元位移
模式
03 3.3单元特性分析 04 3.4有限元方程的建

05 3.5有限元方程的求 06 3.6有限元解的性质

和收敛准则
第3章弹 性力学平 面问题
3.7矩形单元 3.8等参数单元 3.9小结 习题
第3章弹性力学 平面问题
3.1结构离散化
1
3.1.1关于结构离散化
5.2.3单元刚度矩阵 和等效结点荷载
第5章空间及轴对称问题
5.3其他空间单元
5.3.18结点线性单 元
5.3.220结点二次 单元
5.3.3三维等参数单 元
第5章空间及轴对称问题
5.4轴对称问题
01 5 . 4 . 1 轴对称结 构离
散化
03 5 . 4 . 3 三角形环 单元
特性
02 5 . 4 . 2 三角形环 单元
2 ——

础第

能 量 原 理
有 限 元 法 基
01
2.1弹性力 学平面问题
回顾
04
2.4最小势 能原理
02
2.2弹性力 学基本方程 的矩阵表示
05
2.5里茨法
03
2.3变形体 虚位移原理
06
2.6小结
第2章有限元法基 础——能量原理
习题
第2章有限元法基础——能量原理
2.1弹性力学平面问题回顾
03 3 . 8 . 3 等效结点 力计

02 3 . 8 . 2 单元特性 分析
04 3 . 8 . 4 应力计算
05 3 . 8 . 5 等参单元 的完
备性和协调性
05 第4章杆系结构问题
a
4.1杆件 系统的离
散化
d
4.4平面 刚架单元
第4章杆系结构问题
b
4.2平面 桁架单元
分析
c
4.3平面 桁架结构 整体分析
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