今天给各位分享节点有限元详细分析的知识,其中也会对有源节点进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!,本文目录一览:,1、,有限元分析方法是指什么?,2、,请问,有限元分析的步骤是?,4、,名词解释:有限元分析:有限元、节点自由度?
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有限元分析方法是指什么?
有限元分析(FEA节点有限元详细分析,Finite Element Analysis)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。利用简单而又相互作用的元素(即单元),就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解。
因为实际问题被较简单的问题所代替,所以这个解不是准确解,而是近似解。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。
扩展资料节点有限元详细分析:
有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫(Clough)教授形象地将其描绘为:“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函数”,即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。
不同于求解(往往是困难的)满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法,有限元法将函数定义在简单几何形状(如二维问题中的三角形或任意四边形)的单元域上(分片函数),且不考虑整个定义域的复杂边界条件,这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。
请问,有限元分析的步骤是?
有限元建模与分析
有限元分析(FEA)是一种预测结构的偏移与其它应力影响的过程,有限元建模(FEM)将这个结构分割成单元网格以形成实际结构的模型,每个单元具有简单形态(如正方形或三角形)。这样有限元程序就有了可写出在刚度矩阵结构中控制方程方面的信息。每个单元上的未知量就是在节点上的位移,这个点就是单元元的连接点。有限元程序将这些单个单元的刚度矩阵组合起来以形成整个模型的总刚度矩阵,并给予已知力和边界条件来求解该刚度矩阵以得出未知位移,从节点上位移的变化就可以计算出每个单元中的应力。
有限单元由假定的应变方程式导出,有些单元可假设其应变是常量,而另外一些可采用更高阶的函数。利用给定单元的这些方程和实际几何体,则可以写出外力和节点位移之间的平衡方程。对于单元的每个节点来说,每个自由度就有一个方程,这些方程被十分便利地写成矩阵的形式以用于计算机的演算中,这个系数的矩阵就变成了一个显示出力对位移的关系的刚度矩阵: {F}=[K]、{d}
尽管求知量处于离散的自由度,内部方程仍被写成表述为连续集的应变函数。这就意味着如果选择了正确单元的话,纵然这个有限元模型有一组离散的方程,只要用有限的节点和单元也可以收敛出正确的答案。
有限元模型是解决全部结构问题的完全理想的模型。这些问题包括节点的定位,单元 ,物理的和材料的特性,载荷和边界条件,根据分析类型的不同,如静态结构载荷,动态的或热力分析,这个模型就确定得不同。
一个有限元模型常常由不止一种单元类型来建立,有限元模型是以结构的偏移来建立成数学模型,而不只是在外观上象原结构。也许某个零件用梁单元最好,而另外的零件则可能用薄壳单元最理想。
对于给定的问题来讲,求解结果的准确性将取决于结构建模的好坏,负载和边界条件的确定,以及所用单元的精度。
一般来讲,如模型细分更小的单元,则求解将更准确。了解你在最终的求解结果上有充分收敛的唯一确信的方法是用更细网格的单元来建立更多的模型,以检查求解结果的收敛性。
新的有限元用户经常产生想象上的错误,即建立一个有限元模型的目的是建立一个看起来象这种结构的模型。有限元建模的目的是建立一个从数学意义是“相似”的模型,而不是一个外观相似的模型。一个有经验的使用者学会了怎样选择单元的正确类型,和在模型的不同区域中怎样来细分网格。
一个经常忽略的错误根源是在一个模型中的负载和边界条件上进行了错误的假设。同时也很轻易地相信一个有限元模型的每个十进位的结果。以及忘掉了在负载和边界条件上粗糙的假设。如果有一个关于怎样建立边界条件模型的问题的话,宁可用你的模型以不同的方法去测试其灵敏度,而不是仅遵循一种方法,得出一种答案,
这就是说:“分析的目的在于洞察力而不是数量”。
有限元步骤
三个步骤:前处理(PREPROCESSION),求解(SOLUTION),后处理(POSTPROCESSION)
前处理包括产生一个有限元模型的几何体的全过程,输入物理特性,描述边界条件和载荷,以及检查模型。
求解过程在I-DEAS SIMULATION的模型求解模块中进行,或在一个外部有限元分析程序中进行。I-DEAS求解能够解答线性和非线性的,静态的,动态的,屈曲,热传导和势位能分析问题。至于其它类型的分析,有限元模型信息 对于一个外部有限元求解问题可写成所要求的格式,如MSC。NSATRAN,ANSYS,ABAQUS等。
后处量包括标绘出偏移和应力,利用失效准则,诸如允许的最大偏移,材质的静态和疲劳强度等等来比较这些结果,假如我们仅仅想知道零件是否能经受住载荷试验。所有我们需要看到的只是一个是或否的答案,这不是通常那种情况。我们喜欢有能力去看到不同形式显示的结果,这样我们以判断力来判断为什么零件失效和怎样去改进设计。有两个问题在后处理阶段必须作出解答,那就是:模型准确吗?结构满意吗?
在你的模型中,可能有许多错误的根源,例如,有限元网格的粗糙,所用单元的类型,或材料性质的不准确性。这就是为什么后期处理将包括检查那些在建立模型时不可能发觉的错误。你必须进行的一个基本的检查是用某些人工的计算法使你确信在譬如在输入材料性质时,小数点的位置不会发生任何显著的错误,也建议你在观察应力前标绘出位移,因为位移通常比应力更为直观。在继续程序前确认变形的形态正确无误。边界条件中常的错误可通过细心观察变形形态检测出,诸如某点该动而不动,或被约束的点有不合适的斜度等,在你建模的结构方面作出判断之前确保你的模型免除错误。!
有限元技术是什么?
有限单元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。它是5
0年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析
方法节点有限元详细分析,随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。
有限元法分析计算的思路和做法可归纳如下节点有限元详细分析:
1)
物体离散化
将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型节点有限元详细分析,这一步称作单元剖分。离散后
单元于单元之间利用单元的节点相互连接起来;单元节点的设置、性质、数目等应视问
题的性质节点有限元详细分析,描述变形形态的需要和计算进度而定(一般情况单元划分越细则描述变形情
况越精确节点有限元详细分析,即越接近实际变形,但计算量越大)。所以有限元中分析的结构已不是原有
的物体或结构物,而是同新材料的由众多单元以一定方式连接成的离散物体。这样,用
有限元分析计算所获得的结果只是近似的。如果划分单元数目非常多而又合理,则所获
得的结果就与实际情况相符合。
2)
单元特性分析
A、
选择位移模式
在有限单元法中,选择节点位移作为基本未知量时称为位移法;选择节点力作为基本未
知量时称为力法;取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知量时称为混合法。位
移法易于实现计算自动化,所以,在有限单元法中位移法应用范围最广。
当采用位移法时,物体或结构物离散化之后,就可把单元总的一些物理量如位移,应变
和应力等由节点位移来表示。这时可以对单元中位移的分布采用一些能逼近原函数的近
似函数予以描述。通常,有限元法我们就将位移表示为坐标变量的简单函数。这种函数
称为位移模式或位移函数,如y=
其中
是待定系数,
是与坐标有关的某种函数。
B、
分析单元的力学性质
根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数目、位置及其含义等,找出单元节点力
和节点位移的关系式,这是单元分析中的关键一步。此时需要应用弹性力学中的几何方
程和物理方程来建立力和位移的方程式,从而导出单元刚度矩阵,这是有限元法的基本
步骤之一。
C、
计算等效节点力
物体离散化后,假定力是通过节点从一个单元传递到另一个单元。但是,对于实际
的连续体,力是从单元的公共边传递到另一个单元中去的。因而,这种作用在单元边界
上的表面力、体积力和集中力都需要等效的移到节点上去,也就是用等效的节点力来代
替所有作用在单元上得力。
3)
单元组集
利用结构力的平衡条件和边界条件把各个单元按原来的结构重新连接起来,形成整体的
有限元方程
(1-1)
式中,K是整体结构的刚度矩阵;q是节点位移列阵;f是载荷列阵。
4)
求解未知节点位移
解有限元方程式(1-1)得出位移。这里,可以根据方程组的具体特点来选择合适的计算
方法。
通过上述分析,可以看出,有限单元法的基本思想是"一分一合",分是为了就进行单元
分析,合则为了对整体结构进行综合分析。
名词解释:有限元分析:有限元、节点自由度?
有限元方法的基本原理:将连续的求解域离散为一组单元的组合体,用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数,近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表示。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。
将连续的求解域离散为一组单元的组合体,用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数,近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。
结构百问14-Abaqus节点有限元分析
以某锁网结构为例,总结一下利用Abaqus进行三维节点实体单元有限元分析的步骤。
可以直接在Abaqus中建模,也可以通过软件转换建模。
例如,已有CAD三维模型,可以通过犀牛软件打开,导出为sat文件,然后在Abaqus中导入sat文件,生成part。
对于本为一体的多个part,可以通过merge操作合并为一个part,从而免去后续繁杂的接触定义。
(1)首先定义材性,对于常见的钢材可使用理想弹塑性模型;
(2)定义截面,对于实体模型,Type:Solid,Homogeneous;
(3)指定截面,将定义好的截面指定给部件。
将不同的part移动到正确的位置组装成要分析的完整模型,同一个part可以生成多个实例。
对于静态加载,使用Static,General即可。
常见的接触类型包括Surface-to-surface contact(面面接触),Tie(绑定),Coupling(耦合)等,可以按需定义。
在Initial中定义边界条件,在Step-1中定义荷载。此处固定两个钢管端面,在锁头端面施加拉力,拉力通过换算成压强Pressure的形式施加。
常规形状的模型可以使用C3D8R的六面体网格,对于形状怪异,无法通过八面体网格划分的模型需要使用C3D10或者C3D4的四面体网格。当然,C3D4网格的计算收敛性不如C3D8R。
创建分析作业,并提交。可以通过使用多核CPU并行计算提高计算速度。
分析完成后可以查看节点的应力应变状态。
Mises应力最大值为882.5MPa,应力最大位置为锚具叉耳接头处。节点核心区应力最大值出现在加劲肋端部与钢管连接处,且达到屈服应力。
PEEQ大于0的位置表示进入塑性状态。从结果来看,节点核心区塑性应变最大值出现在加劲肋端部与钢管连接处,其他位置均处于弹性状态。
-2017年1月8日
有限元能分析什么
所谓有限元就是把一个整体分为有限个单元来进行逐个分析,而且每个单元之间由节点连接起来。有限元是一种思想,这种思想可以用在任何的地方。如果单纯的说有限元软件可以分析什么的话,有:结构分析(强度、动力学——模态、谐响应、瞬态等)、热力学分析、电磁场分析、流体场分析(静力学、流体动力学)、耦合场分析等等。
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