还剩25页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
《有限元应用及讲义》ppt课件•有限元方法简介•有限元的数学基础•有限元的实际应用•有限元软件介绍目•案例分析•总结与展望录contents01有限元方法简介CHAPTER有限元方法的定义有限元方法是一种数值分析方法,通有限元方法广泛应用于工程领域,如过将复杂的物理系统离散化为有限个结构分析、流体动力学、电磁场等领简单元(或称为“有限元素”),并域利用数学方法近似求解这些简单元的解,从而得到原物理系统的近似解VS有限元方法的基本思想01将连续的物理系统离散化为有限个小的子系统(即“有限元素”),每个子系统具有一定的物理属性(如质量、刚度、阻尼等)02通过建立这些子系统之间的联系,形成一个整体的数学模型03利用数学方法求解这个数学模型的解,得到原物理系统的近似解有限元方法的适用范围适用于各种复杂的几何形状和边界条件的物理系统可以处理不均匀、各向异性、非线性等复杂物理特性在处理大规模问题时,有限元方法相对于其他数值方法具有更高的计算效率和精度02有限元的数学基础CHAPTER弹性力学基本方程平衡方程几何方程描述了物体内部各点在力的作用下达到平衡状描述了物体在变形过程中形状和尺寸的变化规态时的关系律物理方程描述了材料在受力变形过程中的物理性质,包括弹性模量、泊松比等有限元的数学模型离散化单元刚度矩阵将连续的物理问题离散化为有描述了单元之间的相互作用力限个小的单元,每个单元具有和变形关系一定的物理属性插值函数整体刚度矩阵利用插值方法,对每个单元内将所有单元的刚度矩阵组合起的物理量进行近似表达来,形成整个结构的刚度矩阵有限元的求解过程约束处理对结构施加边界条件和固定约束,确保结构的稳定性和正确性求解线性方程组利用有限元的数学模型,建立线性方程组,并采用适当的方法求解后处理对求解结果进行可视化处理,如绘制应力、应变等分布云图,以便更好地理解结构的性能和行为03有限元的实际应用CHAPTER结构分析总结词01结构分析是有限元方法应用最广泛的一个领域,主要用于预测结构的静态和动态行为详细描述02通过将结构离散化为有限个小的单元,有限元方法能够模拟结构的应力、应变、位移等力学行为,从而对结构的强度、刚度、稳定性等进行评估实例03桥梁、建筑、航空航天器等大型结构的静力分析、动力分析、疲劳分析等流体动力学分析总结词详细描述实例流体动力学分析用于研究流体在通过将流体离散化为有限个小的航空航天器、船舶、汽车等流体力作用下的运动规律,如流体压单元,有限元方法能够模拟流体动力系统的设计和优化力、速度、温度等的流动状态,如层流、湍流等,从而对流体动力学行为进行预测和控制热传导分析总结词实例热传导分析用于研究物体在温度梯度电子设备、机械系统、建筑物的热设作用下的热量传递规律计及节能减排等详细描述通过将物体离散化为有限个小的单元,有限元方法能够模拟物体的温度场分布,从而对物体的热传导性能进行评估和优化电磁场分析总结词电磁场分析用于研究电磁场在物质中的传播和变化规律详细描述通过将电磁场离散化为有限个小的单元,有限元方法能够模拟电磁场的分布和变化,从而对电磁设备的性能进行预测和优化实例电机、变压器、天线、电磁波传播等电磁设备的设计和优化04有限元软件介绍CHAPTERANSYS全球知名的有限元分析软件之一,广泛应用于工1程领域提供多种求解器和前后处理工具,支持多种物理2场模拟,如结构、流体、电磁等用户界面友好,易于学习和使用,支持多种操作3系统ABAQUS010203强大的有限元分析软件,广泛提供丰富的材料库和模型库,支持高级建模功能,如网格变应用于各个工程领域支持多种物理场耦合分析,如形、装配体分析等结构-热、结构-流体等COMSOL Multiphysics01专业的多物理场仿真软件,广泛应用于科学研究与工程领域02支持多种物理场模拟,如结构、流体、电磁、化学等03提供强大的后处理功能,支持多种可视化方式,如云图、等值线等05案例分析CHAPTER飞机机翼的有限元分析总结词详细描述结论飞机机翼的有限元分析是有限元方法飞机机翼是典型的受弯曲和剪切力作飞机机翼的有限元分析是有限元方法在实际应用中的重要案例,通过该案用的薄壁结构,通过有限元分析可以在实际应用中的重要案例,通过该案例可以深入理解有限元方法的基本原准确地模拟机翼在各种载荷下的变形例可以深入理解有限元方法的基本原理和实际应用和应力分布,为优化设计提供依据理和实际应用在分析过程中,需要对机翼进行离散化,将连续的机翼划分为有限个小的单元,每个单元具有节点和内部点,通过节点和内部点的位移和应力关系建立整个机翼的平衡方程高压容器的有限元分析•总结词高压容器的有限元分析是有限元方法在压力容器设计中的重要应用,通过该案例可以了解有限元方法在处理复杂应力状态和边界条件时的优势•详细描述高压容器是一种典型的受压力作用的结构,其应力状态非常复杂,需要考虑各种因素如压力、温度、腐蚀等对容器的影响通过有限元分析可以准确地模拟容器的应力分布和变形情况,为容器的设计和优化提供依据在分析过程中,需要对容器进行离散化,将连续的容器划分为有限个小的单元,每个单元具有节点和内部点,通过节点和内部点的位移和应力关系建立整个容器的平衡方程•结论高压容器的有限元分析是有限元方法在压力容器设计中的重要应用,通过该案例可以了解有限元方法在处理复杂应力状态和边界条件时的优势桥梁的有限元分析总结词桥梁的有限元分析是有限元详细描述桥梁是一种典型的受多种结论桥梁的有限元分析是有限元方方法在土木工程领域中的典型应用,载荷作用的大型结构,其结构和载荷法在土木工程领域中的典型应用,通通过该案例可以了解有限元方法在处都非常复杂通过有限元分析可以准过该案例可以了解有限元方法在处理理大型复杂结构时的能力和优势确地模拟桥梁在不同载荷下的变形和大型复杂结构时的能力和优势应力分布,为桥梁的设计和优化提供依据在分析过程中,需要对桥梁进行离散化,将连续的桥梁划分为有限个小的单元,每个单元具有节点和内部点,通过节点和内部点的位移和应力关系建立整个桥梁的平衡方程06总结与展望CHAPTER有限元方法的发展历程与现状有限元方法的发展历程有限元方法自20世纪50年代诞生以来,经历了数十年的发展,已经成为工程领域中广泛应用的数值分析方法随着计算机技术的不断进步,有限元方法在理论、算法和软件实现等方面取得了长足的进步,为解决复杂工程问题提供了强有力的工具有限元方法的现状目前,有限元方法已经广泛应用于结构分析、流体动力学、热传导、电磁场等领域在结构分析方面,有限元方法能够处理各种复杂结构形式,包括连续体、板壳、复合材料等;在流体动力学领域,有限元方法能够模拟流体流动、传热和化学反应等复杂过程;在热传导和电磁场领域,有限元方法也得到了广泛应用有限元方法的前景与展望有限元方法的未来发展方向随着科技的不断进步,有限元方法将面临更多的挑战和机遇未来,有限元方法的发展将更加注重多物理场耦合、非线性问题和复杂边界条件等方面的研究同时,随着计算能力的不断提升,有限元方法的计算精度和效率也将得到进一步提高有限元方法的应用前景随着工程领域的不断发展,有限元方法的应用前景将更加广阔在新能源、环保、生物医学等领域,有限元方法将发挥越来越重要的作用同时,随着数字化和智能化技术的不断发展,有限元方法将在智能制造、智能交通等领域得到广泛应用THANKS感谢观看。