有限单元法与ANSYS软件简介.ppt
《有限单元法与ANSYS软件简介.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《有限单元法与ANSYS软件简介.ppt(91页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、联系方式:,桂林电子科技大学机电工程学院,曹国华,Finite Element Method And Application,有限元法基础及应用,有限单元法与ANSYS软件简介,2,2023/8/17,课时安排,共 40 学时有限元法:32 学时实 验:8 学时,有限单元法与ANSYS软件简介,3,2023/8/17,实验安排,共 8 学时第一组:16班时间:第13(11月22日)、14、15、16周 星期一 5、6节第二组:710班(包括孙越崎班)时间:第13(11月22日)、14、15、16周 星期三5、6节地点:机电工程学院一层机房,有限单元法与ANSYS软件简介,4,2023/8/17
2、,考试考核成绩构成,Institute of Mechanical Engineering and Automation,课程作业成绩和平时表现(15)实验成绩(15)Ansys软件上机实验期末考试成绩(70%),有限单元法与ANSYS软件简介,5,2023/8/17,课程学习基本要求,教材,王新荣,陈永波.有限元法基础及ANSYS应用M 北京:科学出版社,2008,有限单元法与ANSYS软件简介,6,2023/8/17,课程学习基本要求,教材及参考书,Institute of Mechanical Engineering and Automation,曾攀.工程有限元方法M.北京:科学出版社
3、,2010,有限单元法与ANSYS软件简介,7,2023/8/17,课程学习基本要求,参考书,Institute of Mechanical Engineering and Automation,赵维涛等.有限元法基础M.北京:科学出版社,2009,有限单元法与ANSYS软件简介,8,2023/8/17,课程学习基本要求,参考书,Institute of Mechanical Engineering and Automation,黄国权.有限元法基础及ANSYS应用M.北京:机械工业出版社,2004,有限单元法与ANSYS软件简介,9,2023/8/17,课程学习基本要求,参考书,张洪信.有限
4、元基础理论与ANSYS应用M.北京:机械工业出版社,2006,有限单元法与ANSYS软件简介,10,2023/8/17,课程学习基本要求,参考书,Institute of Mechanical Engineering and Automation,老大中.变分法基础(第2版)M.北京:国防工业出版社,2007,有限单元法与ANSYS软件简介,11,2023/8/17,课程学习基本要求,其它参考书,Institute of Mechanical Engineering and Automation,傅永华.有限单元法基础M.武汉:武汉大学出版社,2003李人宪.有限单元法基础(第2版)M.北京:
5、国防工业出版社,2004 王生洪等.有限单元法基础及应用M.北京:国防工业出版社,1990 赵经文等.结构有限分析 M.北京:科学出版社,2001,有限单元法与ANSYS软件简介,12,2023/8/17,Institute of Mechanical Engineering and Automation,目的 了解FEM数学力学基础 把握FEM求解具体问题的基本过程 应用FEM,特别是运用已有的通用或专用软件 求解实际工程技术问题,方法 注重深入理解FEM思想的建立,数学力学基础 运用通用或专用有限元程序进行工程问题分析,学习目的及方法,1 绪论,1.1数值分析方法简介1.2有限单元法简介1
6、.3有限单元法分析步骤1.4利用有限元软件进行工程分析,有限单元法与ANSYS软件简介,14,2023/8/17,1.1数值分析方法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,15,2023/8/17,工程问题求解,Institute of Mechanical Engineering and Automation,1.1数值分析方法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,16,2023/8/17,目前在工程技术领域内常用的数值模拟方法有:1、有限单元法FEM(Finite Element Method)2、边界元法 BEM(Boundary Element Method)3、离散单元法DEM(Dis
7、crete Element Method)4、有限差分法FDM(Finite Difference Method)其中有限单元法是最具实用性和应用最广泛的。,1.1数值分析方法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,17,2023/8/17,1.有限元法 定义 是求解工程问题的一种有效的数值计算方法,根据近似分割原理,把求解区域离散为有限个单元的组合,研究每个单元的特性,组装各单元,通过变分原理,把问题化成线性代数方程组求解。,有限元法的实质是将复杂的连续体划分为有限多个简单的单元体,化无限自由度问题为有限自由度问题,将连续场函数的(偏)微分方程的求解问题转化成有限个参数的代数方程组的求解问题。
8、,1.1数值分析方法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,18,2023/8/17,1.有限元法 分析指导思想 化整为零,集零为整,裁弯取直,以简驭繁,变难为易,1.2有限单元法简介,即把一个结构看成由若干通过结点相连的单元组成的整体,先进行单元分析,然后再把这些单元组合起来代表原来的结构进行整体分析。,有限单元法与ANSYS软件简介,19,2023/8/17,2.发展简史1943年,Courant R发表的Variational methods for the solution of problems of equilibrium and vibration一文,文中描述了他使用三角形区域的
9、多项式函数来求解扭转问题的近似解,由于当时计算机条件不够,这篇论文并没有引起应有的注意。但是 Courant提出有限元法概念,1.2有限单元法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,20,2023/8/17,2.发展简史1956年,M.J.Turner(波音公司工程师),R.W.Clough(土木工程教授),H.C.Martin(航空工程教授)及L.J.Topp(波音公司工程师)等四位共同在航空科技期刊上发表一篇采用有限元技术计算飞机机翼的强度的论文,Stiffness and Deflection Analysis of Complex Structures,第一次用三角形单元离散飞机机翼,借
10、助有限元法概念研究机翼的强度及刚度。一般认为这是工程学界上有限元法的开端。,1.2有限单元法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,21,2023/8/17,2.发展简史1960年,Ray W.Clough教授在美国土木工程学会(ASCE)之计算机会议上,发表另一篇名为The Finite Element in Plane Stress Analysis的论文,将应用范围扩展到飞机以外之土木工程上,同时有限元法(Finite Element Method)的名称也第一次被正式提出。,1.2有限单元法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,22,2023/8/17,2.发展简史20世纪60年代,我国
11、数学家冯康把FEM总结成凡是椭圆形偏微分方程都可用FEM求解20世纪60年代以后,由于数学界的参与,FEM得到蓬勃发展,并且扩大了应用,1.2有限单元法简介,1990年10月美国波音公司开始在计算机上对新型客机B777进行“无纸设计”,仅用了三年半时间,于1994年4月第一架B777就试飞成功,这是制造技术史上划时代的成就,其中在结构设计和评判中就大量采用有限元分析这一手段。,有限单元法与ANSYS软件简介,23,2023/8/17,3.特点理论基础简明,物理概念清晰灵活性、适用性采用矩阵论,1.2有限单元法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,24,2023/8/17,4.发展方向新型单元的
12、研究有限元的数学理论向新领域扩展应用大型通用程序的编制和设计 ANSYS,NASTRAN,ABAQUS开发微机用版本设计自动化及优化设计(CAD,CAE,CAM),1.2有限单元法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,25,2023/8/17,5.有限元法的分类 以方程中未知数代表的意义分类,有限元位移法:未知数为位移 有限元力法:未知数为力 有限元混合法:未知数为力和位移,以推导方法分类,直接法 变分法 加权余量法,1.2有限单元法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,26,2023/8/17,有限单元法的常用术语:,真实系统,有限元模型,有限元模型 是真实系统理想化的数学抽象。,定义,1.
13、2有限单元法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,27,2023/8/17,自由度(DOFs degree of freedoms),自由度(DOFs)用于描述一个物理场的响应特性。,结构 DOFs,结构 位移 热 温度 电 电位 流体 压力 磁 磁位,物理场 自由度,1.2有限单元法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,28,2023/8/17,载荷、节点和单元,节点:空间中的坐标位置,具有一定自由度和存在相互物理作用,即单元与单元之间设置的相互连接点,单元:一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵描述(称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实体以及二维或三维的单元等种类。,有限元模型由一些简单形
14、状的单元组成,单元之间通过节点连接,并承受一定载荷,载荷,1.2有限单元法简介,有限单元法与ANSYS软件简介,29,2023/8/17,有限元法分析问题的基本步骤:1、结构的离散化 离散化就是将要分析的结构分割成有限个单元体,并在单元的指定位置设置节点,使相邻单元的有关参数具有一定的连续性,构成单元的集合体代替原来的结构。结构离散化时,划分的单元大小和数目应根据计算精度的要求和计算机的容量来决定 选取坐标(右手法则)选择合适的单元,离散结构物为有限个单元,并对单元、节点进行编号,1.3有限单元法分析步骤,有限单元法与ANSYS软件简介,30,2023/8/17,2、选择位移模式 为了能用节点
15、位移表示单元体的位移、应变和应力,在分析连续体问题时,必须对单元中位移的分布做出一定的假设,一般假定位移是坐标的某种简单函数。选择适当的位移函数是有限单元法中的关键,f 单元内任意点的位移列矩阵 N 单元形函数矩阵 单元节点位移的列矩阵,1.3有限单元法分析步骤,有限单元法与ANSYS软件简介,31,2023/8/17,3、分析单元的力学特性 利用几何方程、本构方程和变分原理建立单元的刚度矩阵和载荷矩阵 Fe=Ke e Fe 单元节点力 Ke 单元刚度矩阵,1.3有限单元法分析步骤,有限单元法与ANSYS软件简介,32,2023/8/17,4、集合所有单元平衡方程,得到整体结构的平衡方程 先将
16、各个单元刚度矩阵集合成整体刚度矩阵K:K=Ke 然后将各单元的等效节点力列阵集合成总的载荷列阵:F=Fe 5、由平衡方程求解未知节点位移 按照问题的边界条件修改总的平衡方程,并进行求解。,K整体刚度矩阵,F 整体载荷,整体节点位移向量,1.3有限单元法分析步骤,有限单元法与ANSYS软件简介,33,2023/8/17,6、单元应变和应力的计算 根据已知结点的位移利用弹性力学方程和位移插值函数算出单元的应变和应力。,1.3有限单元法分析步骤,有限单元法与ANSYS软件简介,34,2023/8/17,所有的通用有限元软件都包括:前处理、求解器、后处理在进行实际工程分析时,也该按照以上三个模块来进行
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 有限 单元 ANSYS 软件 简介
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5755873.html