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有限元分析的节点和单元有哪些(有限元的节点与单元)

攀枝花钢结构施工工程 2周前 ( 11-23 05:35 ) 6991 抢沙发
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有关有限元分析中的各种单元 内详

一般有限元分析的节点和单元有哪些的有限元理论课本都有介绍这些理论知识有限元分析的节点和单元有哪些,而且很详细,包括节点自由度,位移函数,形函数,各种矩阵等等。知道这些后,你的问题就能清楚地得到答案有限元分析的节点和单元有哪些了。

另外,有限元理论中的单元与程序中的单元有些差别,程序中的单元可能是有限元理论中几种单元的组合。比如,壳单元就是板单元与*面单元的组合。

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有限元是什么

问题一:有限元分析是什么? 这个问题好!有限元就是一个工具,可以利用其进行场的分析,如磁场、电场、应力场、流场等等。因为往往我们只知道一个宏观的作用,但微观(相对的)的情况到底是啥样的不得而知,有限元通过把宏观的大的东西进行划分为一个个小的单元,把这些小的单元当做微观的东西,进而进行分析,得到微观的一个情况。如一个篮球框架,当有人扣篮拉着球框的时候,篮球架肯定会弯,但是弯多少呢?这个就可以利用有限元进行分析。先建立把篮筐架的物理模型,再将模型划分为一个个很小的单元,再添加载荷、约束后进行分析,就能得到结果。

这个概念太大,我是新手,解释不好。详情百度,或者找本有限元的书看看,也许会有些直接的感受

问题二:什么是有限元 有限元法是一种有效解决数学问题的解方法。其基本求解思想是把计算域划分为有限个互不重叠的单元,在每个单元内,选择一些合适的节点作为求解函数的插值点,单元上所作用的力等效到节点上,将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式,就是用叉值函数来近似代替 ,借助于变分原理或加权余量法,将微分方程离散求解。

问题三:什么是有限元 有限元是那些 *** 在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用,例如用多边形(有限个直线单元)逼近圆来求得圆的周长,但作为一种方法而被提出,则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法,应用于航空器的结构强度计算,并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力,随着计算机技术的快速发展和普及,有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域,成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。

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。

对于不同物理性质和数学模型的问题,有限元求解法的基本步骤是相同的,只是具体公式推导和运算求解不同。有限元求解问题的基本步骤通常为:

第一步:问题及求解域定义:根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。

第二步:求解域离散化:将求解域近似为具有不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域,习惯上称为有限元网络划分。显然单元越小(网络越细)则离散域的近似程度越好,计算结果也越精确,但计算量及误差都将增大,因此求解域的离散化是有限元法的核心技术之一。

第三步:确定状态变量及控制方法:一个具体的物理问题通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表示,为适合有限元求解,通常将微分方程化为等价的泛函形式。

第四步:单元推导:对单元构造一个适合的近似解,即推导有限单元的列式,其中包括选择合理的单元坐标系,建立单元试函数,以某种方法给出单元各状态变量的离散关系,从而形成单元矩阵(结构力学中称刚度阵或柔度阵)。

为保证问题求解的收敛性,单元推导有许多原则要遵循。 对工程应用而言,重要的是应注意每一种单元的解题性能与约束。例如,单元形状应以规则为好,畸形时不仅精度低,而且有缺秩的危险,将导致无法求解。

第五步:总装求解:将单元总装形成离散域的总矩阵方程(联合方程组),反映对近似求解域的离散域的要求,即单元函数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行,状态变量及其导数(可能的话)连续性建立在结点处。

第六步:联立方程组求解和结果解释:有限元法最终导致联立方程组。联立方程组的求解可用直接法、选代法和随机法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。对于计算结果的质量,将通过与设计准则提供的允许值比较来评价并确定是否需要重复计算。

简言之,有限元分析可分成三个阶段,前处理、处理和后处理。前处理是建立有限元模型,完成单元网格划分;后处理则是采集处理分析结果,使用户能简便提取信息,了解计算结果。

问题四:什么是有限元分析? 有限元分析是使用有限元方法来分析静态或动态的物理物体或物理系统。在这种方法中一个物体或系统被分解为由多个相互联结的、简单、独立的点组成的几何模型。在这种方法中这些独立的点的数量是有限的,因此被称为有限元。由实际的物理模型中推导出来得*衡方程式被使用到每个点上,由此产生了一个方程组。这个方程组可以用线性代数的方法来求解。有限元分析的精确度无法无限提高。元的数目到达一定高度后解的精确度不再提高,只有计算时间不断提高。有限元分析可被用来分析比较复杂的、用一般地说代数方法无法足够精确地分析的系统,它可以提供使用其它方法无法提供的结果。在实践中一般使用电脑来解决在分析时出现的巨量的数和方程组。在分析一个物体或系统中的压力和变形时有限元分析是一种常用的手段,此外它还被用来分析许多其它问题如热传导、流体力学和电力学。

问题五:有限元好难 怎么学啊 ? 如果你的静力学、材料力学、结构力学、矩阵代数都学得很好,学有限元就不难了。当然,有限元只适应于电脑计算,你还要懂电脑。如果前面有一个还没学扎实,学有限元就难了。

所谓“有限元”,就是将一个连续的构建(或构造物),用有限个单元来表示。当然,单元与单元之间的连接节点都是固结点(视边界条件而定),将单元和节点分别都编上号,即节点号和单元号。初学者最好从*面杆系开始,即将结构看成是一个*面图,然后在这个*面图上分成N个单元,再将其中一个单元单独拿出来,分析这个单元上、单元两端节点上有多少种力。

然后将这些力分别作用在节点上,会产生六个未知的值,即两个节点分别的弯矩、水*力、垂直力。将这六个未知力写出六个表达式(材料力学的知识),N个单元,就有6N个这样的力,组成一个矩阵,当然,这个6N个方程还有N个右端项,这个右端项就是边界条件(力的性质、作用、大小、固结或者铰结等)。完成了矩阵方程,下面就是用计算方法来解出这个矩阵(在学习矩阵里讲了这些方法)。

解出结果就是对应单元的六个力,最后将这些结果用大家都能看懂的格式打印出来,任务完成。

问题六:请问有限元方法的基本原理是什么? 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。

问题七:什么是有限元法,它的基本概念和思想是什么 有限元法(FEA,Finite Element Analysis)的基本概念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*衡条件),从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。

有限元分析方法是指什么?

有限元分析(FEA,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*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:

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。

有限元怎么划分单元?

是为了使模型变成有限元,划分网格之后,单元节点的位移增量是有限元迭代过程中的基本未知量。

有限元网格划分是进行有限元数值模拟分析至关重要的一步,它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。从几何表达上讲,梁和杆是相同的,从物理和数值求解上讲则是有区别的。同理,*面应力和*面应变情况设计的单元求解方程也不相同。在有限元数值求解中,单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成,连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯(gauss)积分,而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生(simpson)积分。辛普生积分点的间隔是一定的,沿厚度分成奇数积分点。由于不同单元的刚度矩阵不同,采用数值积分的求解方式不同,因此实际应用中,一定要采用合理的单元来模拟求解。

abaqus常用单元类型

同族单元共享许多基本特征,在同一族单元中又有许多变异。

连续体单元、壳单元、梁单元、刚体单元、薄膜单元

节点个数

节点的单元编号决定了单元域内节点自由度的插值方式,abaqus包含一介和二阶插值方式的单元

自由度

在有限元分析过程中,单元节点自由度是基本变量。比如位移、转动、温度、电势。

公式

用于描述单元行为的数学公式是用于单元分类的另外一种方式,不同单元公式的例子:

*面应力、*面应变、杂交单元、非协调、小应变壳、厚壳、薄壳

积分点

在单元之内,刚度和单元质量在采样点,所谓的积分点,进行数值计算,用于积分这些变量的数值算法将影响单元的行为,abaqus包含全积分和减缩积分单元

有限元三要素是指什么

有限元三要素是指单元、节点和基函数。单元是将模型分割为若干小规模的部分有限元分析的节点和单元有哪些,节点是将单元边界上的点进行编号有限元分析的节点和单元有哪些,基函数是用来描述单元内的变量分布的函数。

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