有限元模型简化原则
大型有限元网格模型的快速简化与交互绘制
Ｆａ ｔｓｍ ｐ ｉｃ ｔ ｎ ａｎ ｎ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｉｇ ｆ ｒＩ ｇ ｓ ｉ ｌｉａ ｉ ｄ ｉｔ ｒ ｃ ｉ ｅ ｄ ｒ ｏ ｆ ｏ ｖ ｎ ａｒ ｅ ＦＥＭ ｅ ｈ ｍ ｏ ｅｌ ｍ ｓ ｄ
Ｋ ｅ ｏ ｄ ＦＥ ｎ ｅ ｈ ｍ ｏ ｌ０ ｕ — －ｃ ｅ； ｅ ｈ ｓｍ ｐｌｆｃ ｔｏ Ｖ ｉ ｗ－ｄｅ ｎｄｅ ｔｒ ｆｎ ｍ ｅ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｍ ｓ ｄｅ ： ｔ ｏｆ ｏｒ Ｍ ｓ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ； ｅ ｉ ｐｅ ｎ ｅ ｅ ｉ ｎｔ
中图分 类号 ： Ｈ１ 。Ｐ ９ 文献 标 识码 ： Ｔ ６Ｔ３ １ Ａ
ＧＡ ０ ｅ ｇ， Ｕ ａ － ｉｎ ＣＨＥＮＧ ａ —ｃ ｎｇ， Ｆ ｎ Ｗ Ｄｉ ｎ ｌａ ｇ， Ｈｕ ｎ ｈｏ ＦＡＮ ｕ Ｘｉ －ｍｉ ｎ
（ｎ ｔ ｕｅｏ ｏ ｕ ｅ ｔｇ ａｅ ｎ ｆｃｕ ｉｇ Ｓ ａ ｇ ａ ｉｏＴ ｎ ｉｅ ｓｔ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｉ ｓｉ ｔ ｆＣ ｍｐ ｔｒＩ ｅ ｒｔｄＭａ ｕ ａ ｔｒｎ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ａ ｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０， ｈｎ ） ｔ ｎ Ｊ ｙ，
未有针对大型有限元网格的快速绘制算法。 而针对大型三角面片网 割 ， 分割后 的空问是非均匀的 ， 在网格顶点密集 的空间区域 ， 其包 格模型， 研究者提出基于外存的模型简化和交互绘制算法 ， 可供借 围盒 划 分 越 精 细 ； 理 有 限元 网格 的过 程 中同 时 简化 对 应 的 物理 处
ｓｈ ｈ ｗｔａ ｔｅ ｒ ｏｅ ｐ ｏｃ ｓ，ａ ａ ｅａｑ ｉ ｒｗ ｏ ｔｅｍｅｈ ｓ ｎ ｅ ｈｓｃ ａａ ｕ ｓｓｏ ｔ ｈ ｏ ｓｄａ ｒａ ｈｉ ｆ ｔ ｎ ｍ ｕｃ ｄａ ｈ ｓ ｅ ａ ｄｔ ｙｉ ｄ ． ｈ ｐ ｐ ｐ ｓａ ｃ ｋ ｋ ｆ ｈｐ ｌ ａ ｔ
汽车座椅有限元建模与计算
在整个有限元求解过程中最重要的环节是有限 元前处理模型的建立．这一般包括几何模型、网格划
分、添加约束与载荷以及定义材料等．它直接影响着 碰撞仿真的计算精度和效率．
建模的基本原则是准确性，为了保证计算精度， 模型必须能够如实反映座椅的几何特性和力学特 性．为了提高模拟计算的效率，在建模时还必须考虑 单元类型、数量和质量等因素．
ｔｈｅ ｃｕｓｈｉｏｎ
公用单元
图６公用节点法
Ｆｉｇ．６ Ｐｕｂｌｉｃ ｎｏｄｅｓ ｍｅｔｈｏｄ
图７杆单元连接法
ｍｅｔｈｏｄ Ｆｉｇ．７ Ｂａｒ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
图８公用单元法 ｒｉｇ．８ Ｐｕｂｌｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｍｅｔｈｏｄ
刚性杆单元将对应位置的２个节点连接起来．刚性 的杆单元约束住所连接的节点，使其具有相同的自
4.汽车防护 汽车防护的项目包括贴防爆太阳膜、安装防盗器、 安装静电放电器、安装汽车语音报警装置等。汽车防 护虽然对汽车的美观不产生直接影响，但却能很好地 呵护爱车。http://www.taoຫໍສະໝຸດ /list.php/50014537.html
5.汽车精品 汽车精品是汽车美容的点睛之处，也是一种汽车 生活文化的体现，它致力于把汽车营造成一个流动的
汽车座椅不仅要能够支撑乘员身体的重量，减 轻乘员的疲劳以满足主动安全性要求，还要求能与 安全带和安全气囊匹配，对乘员定位，缓解碰撞的强 度，使乘员的损伤指标达到最小，以满足被动安全性 要求…１．在汽车碰撞安全性模拟分析过程中，乘员 约束系统的作用不可忽视，所以作为系统因素之一 的汽车座椅的建模方法以及它对碰撞模拟分析精度 的影响值得探讨．
人体模型与座椅的接触采用“面对面”方式，即 利用软件提供的３３号ｓｕｒｆａｃｅ／ｓｕｒｆａｃｅ接触，对假人 臀部和座垫上表面之间的接触、假人背部和靠背内 侧表面之间的接触作定义．座椅泡沫自接触（ｓｅａｔ— ｓｅｌｆ）采用边缘处理自接触方式，即软件所提供的３６ 号（ｓｅｌｆ ｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｅｄｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）接触．
简化复杂机械系统模型建立与仿真方法
简化复杂机械系统模型建立与仿真方法1. 引言在现代工程领域中，机械系统的建立和仿真是非常重要的环节。
通过建立系统模型并进行仿真分析，可以预测系统的运行行为，提前解决潜在问题，节约时间和成本。
然而，由于机械系统的复杂性，模型的建立和仿真往往变得困难且耗时。
因此，本文将探讨一些简化复杂机械系统模型建立和仿真的方法，以提高工程效率。
2. 模型简化方法2.1 几何简化在建立机械系统模型时，几何是一个重要的方面。
通过几何简化，可以简化模型的复杂度，减少计算量。
几何简化可以通过以下几种方法实现：2.1.1 模型尺寸缩放对于大型机械系统，直接进行建模和仿真可能会导致计算困难和耗时过长。
因此，可以考虑对模型进行尺寸缩放。
将模型的尺寸缩小到合适的比例，减少计算量，同时保持系统的动力学行为。
2.1.2 简化复杂几何形状在建模过程中，某些复杂的几何形状可能会增加计算的复杂性。
可以通过简化这些复杂几何形状，例如用曲线代替曲面等方法，来减少计算量。
2.2 简化材料特性除了几何简化外，简化材料特性也是一种常见的简化方法。
在复杂机械系统模型中，通常需要考虑材料的力学特性、磨损特性等。
然而，有时可以根据实际需求，简化材料特性以减少计算难度。
2.2.1 材料刚性假设在部分机械系统中，材料的刚性对系统整体行为的影响可能较小。
因此，可以假设材料是刚性的，以减少运算量。
2.2.2 材料特性简化在材料特性的考虑中，可以简化某些特性的模型。
例如，对于弹簧元件，可以常数化弹性模量，而不需要使用更为精确的材料模型。
3. 仿真方法在完成模型简化后，接下来是进行仿真分析。
对于复杂机械系统，选择合适的仿真方法可以更加高效地分析系统的性能和行为。
3.1 数值仿真数值仿真是一种常用的仿真方法，可以通过数值计算和模拟来预测系统的行为。
数值仿真通常基于物理方程和数值方法，通过迭代求解来近似系统的运行行为。
3.1.1 有限元法有限元法是一种常见的数值仿真方法，通过将连续体划分为有限数量的元素，再对每个元素进行求解，最终得到整体系统的近似解。
workbench大型机械装配体有限元计算(工作经验总结)
大型机械装配体的有限元分析步骤1.模型简化：由于模型较大，建议将模型分成几个模块去简化，简化后的模型试画网格，能完成则初步证明模型合格。
（1）其中对于不重要的小孔，小倒角能去就去，螺纹孔必须去掉，否则严重影响网格划分；（2）复杂的标准件，螺栓可简化为去螺纹的螺柱，或直接去掉；（3）焊缝处理，除非专门校核焊缝强度，一般将焊缝等同于母体材料；（4）焊缝坡口，间隙必须填满，这才符合实际。
2.模型的检查：简化模型后需要检查干涉，检查模型有无间隙，有无干涉，有无多余的线、面。
（1）干涉处理：重新修改模型，如果通过布尔求和，干涉部位消失可不处理；（2）间隙处理：通过三维软件进行剖视图检查，或者通过布尔求和，有间隙部件则不能求和。
3.模型的快速网格划分：在此推荐先采用默认网格进行划分。
采用默认网格划分的优点是速度特别快，这样非常有利于发现问题，便于进一步修改模型。
但是也有特例：如果模型比较大，且有很多小特征，比如倒角、倒圆，则不容易划分成功，需要设置小的sizing进行处理。
4.网格划分失败针对策略：网格划分失败的千差万别，必须仔细分析，这也是有限元分析的乐趣之一。
原因主要如下；（1）模型不准确。
模型存在干涉、间隙、多余的线、面等。
（2）划分网格方法不当，重新设置sizing，设置新的网格划分方法等。
5.网格数量与内存匹配网格比较耗内存，一般100万网格，需要10G内存。
普通的笔记本4G-8G，能计算的网格也就在40万-80万左右，超过此数值则计算非常耗时，有时甚至不能计算。
对此可采用如下策略：（1）对称模型：进行二分之一，或者四分之一的计算；（2）不对称模型：建议粗化网格，或者采用局部模型分析；6.网格质量分析：（1）skewness越小越好，一般＜0.7可以接受；（2）element quality 越大越好，最好为1；（3）雅克比比率：Jacobian Ratio，越小越好，最好为1；（4） aspect ratio。
车身结构分析及轻量化优化设计
江苏大学硕士学位论文车身结构分析及轻量化优化设计姓名：孙军申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：朱茂桃;陈上华20040601江苏大学工程硕士学位论文图２．３计算对象的实物照片２．２．１模型的简化以某军车作为研究对象，其外形如图２．３所示。
该车是—种采用焊接、铆接以及螺栓连接等方式建立起来的空间板壳结构。
在建立有限元模型前，用Ｐｒｏ／Ｅ建立军车的初步实体模型。
参考文献及以前的工作经验，确定模型的简化原则如下；①略去功能件和非承载构件嗍。
②将连接部位作用很小的圆弧过渡简化为直角过渡。
③在不影响整体结构的前提下，对截面形状作一定的简化。
④对于一些结构上的孔、台肩、凹槽、翻边在截面形状特性等效的基础上尽量简化，对截面特性影响不大的特征予以忽略。
【１１１【１２１［１３】⑤对于车身各大片间的连接部位，采用耦合约束。
按照简化原则，运用Ｐｒｏ／Ｅ得到整车实体模型，将其输出为ＩＧＥＳ文件，运用ＡＮＳＹＳ输入命令，转换为ＤＢ文件。
所建立整车实体简化模型如图２Ａ所示：８江苏大学工程硕士学位论文图２．４研究对象实体模型２．２．２模型离散化图２．５整车离散化模型２．２．３整车模型工况选取和边界条件的处理２．２．３．１模型工况的选取及约束处理汽车车身通过前、后桥支撑在地面上，地面的反作用力通过悬架传给车体。
车身骨架与车架刚性相连，而车架通过悬架系统与车桥相连。
因此不同的悬架系统对车架以及车身骨架的强度和刚度的影响较大。
若忽略悬架的约束作用，采用简单的两点支承方式，显然不符合实际情况：同时，若不考虑悬架的结构形式如何，仅用螺旋弹簧来模拟钢板弹簧悬架，也与实际结构不符，因为钢板弹簧除了作为弹性元件外，还起到导向作用，因此在各个方向上均９江苏大学工程硕士学位论文３．２整车有限元计算结果分析㈣嘲嘲１圈嘲剀嘲３．２．１整车强度分析１．弯曲工况下的强度分析在满载，弯曲工况下，得到整车的应力分布，从应力分布彩图中可以知道，车身骨架以及车身蒙皮上的应力都比较小，最大应力为６０．ＩＭＰａ，位于钢板弹簧后吊耳与车架相连接的位置。
有限元单元划分应该遵循的原则
有限元单元划分应该遵循的原则有限元法是一种广泛应用于各种工程领域的数值计算方法，它的基本思想是将工程结构划分成若干个小单元，利用有限元单元进行离散化计算，得到整个结构的行为特性。
而有限元单元的划分是有限元法的核心，也是工程计算中最关键的环节之一。
那么，有限元单元划分应该遵循哪些原则呢？1、小单元原则有限元单元的划分中，求取划分单元的基本准则就是小单元原则。
该原则提出了分割单元时应遵循的最基本原则，即单元的尺寸越小，精度越高。
因此，在单元划分中应当首先考虑将工程结构分割成足够多的小单元。
2、合理形状原则有限元单元的划分中，合理形状原则是一个非常重要的原则。
合理的单元形状在保证精度的前提下，能尽可能地减小计算量，提高计算速度。
因此，划分单元时应尽可能采用简单的几何形状，避免过于复杂。
3、均匀性原则有限元单元划分中，均匀性原则是指单元的大小、形状在全体单元中应该尽可能地统一。
这样，可以避免因单元尺寸或形状的差异而导致计算误差的增加。
因此，在单元划分时，应尽量保持单元的均匀性和规则性。
4、边界适应性原则有限元单元划分中，边界适应性原则是指单元的形状和大小应尽可能适应结构的边界条件，以确保计算结果的准确性。
因此，在进行有限元单元划分时，要特别注意边界处单元的形状和数量。
5、模型简化原则有限元单元划分中，模型简化原则是指划分单元时尽量去除不必要的细节和处于边缘的小结构，以减小计算量。
在单元划分过程中，应尽量采用等效模型或简化模型，这样可以减少计算时间和成本。
6、误差控制原则有限元单元划分中，误差控制原则是指划分单元时应尽量控制误差的产生和传递，以保证计算结果的准确性。
因此，在单元划分中，应根据具体的计算需求，选择合适的单元细度和样本数量。
同时，在计算过程中应对每个单元的误差进行控制，保证计算结果的精度。
总之，有限元单元划分是有限元法计算中的核心环节，其合理性和准确性直接影响到计算结果的质量和可靠性。
为了保证有限元法计算结果的准确性和精度，单元划分应遵循上述原则，并在实际应用中加以灵活调整，以达到最佳计算效果。
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。
有限元模型
建立有限元计算模型1.有限元建模的准则有限元建模的总则是根据工程分析的精度要求,建立合适的,能模拟实际结构的有限元模型.在连续体离散化及用有限个参数表征无限个形态自由度过程中不可避免的引入了近似.为使分析结果有足够的精度,所建立的有限元模型必须在能量上与原连续系统等价.具体应满足下述准则:1) 有限元模型应满足平衡条件.2) 变形协调条件.3) 必须满足边界条件.4) 刚度等价原则.5) 认真选取单元,使之能很好的反映结构构件的传力特点,尤其是对主要受力构件应该做到尽可能的不失真.6) 应根据结构特点,应力分布情况,单元的性质,精度要求及其计算量的大小等仔细划分计算网络.7) 在几何上要尽可能地逼近真实的结构体,其中特别要注意曲线与曲面的逼近问题.8) 仔细处理载荷模型,正确生成节点力,同时载荷的简化不应该跨越主要的受力构件.9) 质量的堆积应该满足质量质心,质心矩及其惯性矩等效要求.10) 超单元的划分尽可能单级化并使剩余结构最小.2.边界条件的处理对于基于唯一模式的有限元法,在结构的边界上必须严格满足已知的位移约束条件.例如,某些边界上的位移,转角等于零或者已知值,计算模型必须让它能实现这一点.对于自由边的条件可不予考虑.3.连接条件的处理一个复杂结构常常是由杆,梁,板,壳及二维体,三维体等多种形式的构件组成.由于杆,梁,板,壳及二维体,三维体之间的自由度个数不匹配,因此在梁和二维体,板壳和三维体的交接处,必须妥善加以处理,否则模型会失真,得不到正确的计算结果.在复杂结构中,还能遇到各种各样其他的连接关系,只要将这些连接关系彻底弄清,就嫩提高写出相应的位移约束关系式,这些关系式我们称之为构件间复杂的连接条件,同时在计算中使程序严格满足这些条件.应当指出,在不少实用结构分析有限元分析有限元程序中,已为用户提供输入连接条件的借口,用户只需严格遵守用户使用规定,程序将自动处理自由度之间的用户所规定的位移约束条件.。
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有限元模型简化原则
一、前言
有限元模型是一种常用的工程分析方法，可以帮助工程师预测结构在
应力、振动等载荷下的响应。
由于实际结构往往非常复杂，为了简化
模型并提高计算效率，有限元模型简化原则十分重要。
本文将介绍有
限元模型简化原则的相关内容。
二、简化原则的目的
有限元模型简化原则的主要目的是在保证计算精度的前提下，尽可能
减少模型中节点数和单元数，从而提高计算效率。
同时，简化也可以
使得模型更易于理解和分析。
三、节点和单元数的选择
在有限元分析中，节点和单元数是影响计算精度和计算效率的两个关
键因素。
因此，在进行模型简化时需要注意以下几点：
1. 节点数：节点数越多，计算精度越高，但是计算时间也会相应增加。
因此，在进行节点选择时需要根据具体情况权衡取舍。
2. 单元数：单元数越多，计算精度也会相应增加。
但是，在进行单元
选择时需要注意避免出现过于细小或过于大块状的单元。
四、几何形状的简化
在进行有限元模型简化时，几何形状的简化也是一个重要的方面。
具
体而言，可以从以下几个方面考虑：
1. 几何形状的对称性：如果结构具有对称性，可以通过将模型分为几
个对称部分来减少节点和单元数。
2. 几何形状的规则性：如果结构具有规则形状，可以通过利用其规则
性来减少节点和单元数。
3. 几何形状的局部特征：如果结构某些部分与整体相比较小或不重要，可以将其忽略或简化。
五、材料参数的简化
在进行有限元模型简化时，材料参数也是一个需要考虑的方面。
具体
而言，可以从以下几个方面考虑：
1. 材料参数的均匀性：如果结构中各部分材料参数相同，则可以将其视为均匀材料。
2. 材料参数的线性性：如果结构中各部分材料参数近似为线性，则可以将其视为线弹性材料。
3. 材料参数的非线性特征：如果结构中某些部分存在非线性行为，则需要对其进行特殊处理。
六、载荷条件的简化
在进行有限元模型简化时，载荷条件也是一个需要考虑的方面。
具体而言，可以从以下几个方面考虑：
1. 载荷类型的简化：如果结构受到多种载荷类型的作用，可以将其视为单一载荷类型进行分析。
2. 载荷分布的简化：如果结构受到复杂的载荷分布，可以将其简化为均匀分布或集中力或集中力矩。
3. 载荷作用时间的简化：如果结构受到复杂的时间变化载荷作用，则可以将其简化为静态或准静态载荷。
七、模型简化后的验证
在进行有限元模型简化后，需要对模型进行验证以确保其精度和可靠性。
具体而言，可以从以下几个方面进行验证：
1. 模型响应与实验结果的比较：通过实验测试来验证模型响应是否符
合实际情况。
2. 模型响应与其他计算方法结果的比较：通过其他计算方法来验证模
型响应是否合理。
3. 敏感性分析：对模型中各种参数进行敏感性分析，以确定其对模型
响应的影响程度。
八、总结
有限元模型简化原则是一个非常重要的工程分析方法，在保证计算精
度的前提下，尽可能减少模型中节点数和单元数，从而提高计算效率。
在进行模型简化时需要考虑几何形状、材料参数和载荷条件等因素，
并对简化后的模型进行验证。