有限元模型，有限元模型怎么計算有限元模型的面積和質(zhì)量

來源：整理時間：2024-11-05 06:52:23 編輯：智能門戶手機版

1，有限元模型怎么計算有限元模型的面積和質(zhì)量

有限元模型是由：節(jié)點單元組成的；實體模型是由：點、線，面、體構(gòu)成的。

有限元模型怎么計算有限元模型的面積和質(zhì)量

2，求助ANSYS中實體模型與有限元模型的具體區(qū)別

轉(zhuǎn)變成有限元模型載荷還麻煩一些，以后要修改模型的話載荷又要重新施加一樓說的對，這個轉(zhuǎn)變是不必要的，ansys會自動進行轉(zhuǎn)換計算，而且以后修改模型時不用再重新施加載荷，修改完直接重新劃網(wǎng)格即可

你可以這樣理解實體模型就是幾何模型。線只是線，面就是面有限元模型則是賦予了屬性，劃分了單元，單元通過節(jié)點連接。這才是有限元模型。

實體模型是剛建好為劃分網(wǎng)格和賦屬性屬性的模型有限元模型是劃分完網(wǎng)格后的模型本質(zhì)區(qū)別是有限元模型可以進行有限元分析，而實體模型不能

求助ANSYS中實體模型與有限元模型的具體區(qū)別

3，什么是有限元模型

有限元建模的準則有限元建模的總則是根據(jù)工程分析的精度要求,建立合適的,能模擬實際結(jié)構(gòu)的有限元模型.在連續(xù)體離散化及用有限個參數(shù)表征無限個形態(tài)自由度過程中不可避免的引入了近似.為使分析結(jié)果有足夠的精度,所建立的有限元模型必須在能量上與原連續(xù)系統(tǒng)等價.具體應(yīng)滿足下述準則:1) 有限元模型應(yīng)滿足平衡條件.2) 變形協(xié)調(diào)條件.3) 必須滿足邊界條件.4) 剛度等價原則.5) 認真選取單元,使之能很好的反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件的傳力特點,尤其是對主要受力構(gòu)件應(yīng)該做到盡可能的不失真.6) 應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點,應(yīng)力分布情況,單元的性質(zhì),精度要求及其計算量的大小等仔細劃分計算網(wǎng)絡(luò).7) 在幾何上要盡可能地逼近真實的結(jié)構(gòu)體,其中特別要注意曲線與曲面的逼近問題.8) 仔細處理載荷模型,正確生成節(jié)點力,同時載荷的簡化不應(yīng)該跨越主要的受力構(gòu)件.9) 質(zhì)量的堆積應(yīng)該滿足質(zhì)量質(zhì)心,質(zhì)心矩及其慣性矩等效要求.10) 超單元的劃分盡可能單級化并使剩余結(jié)構(gòu)最小.2.邊界條件的處理對于基于唯一模式的有限元法,在結(jié)構(gòu)的邊界上必須嚴格滿足已知的位移約束條件.例如,某些邊界上的位移,轉(zhuǎn)角等于零或者已知值,計算模型必須讓它能實現(xiàn)這一點.對于自由邊的條件可不予考慮.3.連接條件的處理一個復(fù)雜結(jié)構(gòu)常常是由桿,梁,板,殼及二維體,三維體等多種形式的構(gòu)件組成.由于桿,梁,板,殼及二維體,三維體之間的自由度個數(shù)不匹配,因此在梁和二維體,板殼和三維體的交接處,必須妥善加以處理,否則模型會失真,得不到正確的計算結(jié)果.在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中,還能遇到各種各樣其他的連接關(guān)系,只要將這些連接關(guān)系徹底弄清,就嫩提高寫出相應(yīng)的位移約束關(guān)系式,這些關(guān)系式我們稱之為構(gòu)件間復(fù)雜的連接條件,同時在計算中使程序嚴格滿足這些條件.應(yīng)當指出,在不少實用結(jié)構(gòu)分析有限元分析有限元程序中,已為用戶提供輸入連接條件的借口,用戶只需嚴格遵守用戶使用規(guī)定,程序?qū)⒆詣犹幚碜杂啥戎g的用戶所規(guī)定的位移約束條件.

什么是有限元模型

4，如何創(chuàng)建有限元模型

大部分有限元軟件中自帶建模工具可以建模之后劃分網(wǎng)格定義材料和約束，這樣模型就建好了還有種方法是用其他的3維建模軟件建模好之后將模型導(dǎo)入到有限元軟件中再定義材料約束。

5，什么是有限元

有限元工程分析軟件，就像cad，cam一樣，cad用來設(shè)計結(jié)構(gòu)，cam用來機床加工，cae用來產(chǎn)品制造前的模擬分析，可以分析應(yīng)力，變形程度，優(yōu)化設(shè)計，熱力學(xué)，電磁學(xué)，聲學(xué)，流體等，有限元就是此軟件的理論基礎(chǔ)，一種數(shù)值計算方法，也叫有限元法

有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法。有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對小的子域中。20世紀60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計算有限元概念的克拉夫（clough）教授形象地將其描繪為：“有限元法=rayleigh ritz法＋分片函數(shù)”，即有限元法是rayleigh ritz法的一種局部化情況。不同于求解（往往是困難的）滿足整個定義域邊界條件的允許函數(shù)的rayleigh ritz法，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。對于不同物理性質(zhì)和數(shù)學(xué)模型的問題，有限元求解法的基本步驟是相同的，只是具體公式推導(dǎo)和運算求解不同。有限元求解問題的基本步驟通常為：第一步：問題及求解域定義：根據(jù)實際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。第二步：求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個單元組成的離散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分。顯然單元越?。ňW(wǎng)絡(luò)越細）則離散域的近似程度越好，計算結(jié)果也越精確，但計算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術(shù)之一。第三步：確定狀態(tài)變量及控制方法：一個具體的物理問題通常可以用一組包含問題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等價的泛函形式。第四步：單元推導(dǎo)：對單元構(gòu)造一個適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣（結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣）。為保證問題求解的收斂性，單元推導(dǎo)有許多原則要遵循。對工程應(yīng)用而言，重要的是應(yīng)注意每一種單元的解題性能與約束。例如，單元形狀應(yīng)以規(guī)則為好，畸形時不僅精度低，而且有缺秩的危險，將導(dǎo)致無法求解。第五步：總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方程（聯(lián)合方程組），反映對近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件?？傃b是在相鄰單元結(jié)點進行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)（可能的話）連續(xù)性建立在結(jié)點處。第六步：聯(lián)立方程組求解和結(jié)果解釋：有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程組。聯(lián)立方程組的求解可用直接法、選代法和隨機法。求解結(jié)果是單元結(jié)點處狀態(tài)變量的近似值。對于計算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計準則提供的允許值比較來評價并確定是否需要重復(fù)計算。簡言之，有限元分析可分成三個階段，前處理、處理和后處理。前處理是建立有限元模型，完成單元網(wǎng)格劃分；后處理則是采集處理分析結(jié)果，使用戶能簡便提取信息，了解計算結(jié)果。

6，如何學(xué)習(xí)有限元分析

有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實系統(tǒng)。有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法。

飛行器一般用Nastran,可以問下你們老師推薦什么軟件，其實所有的大型有限元分析軟件都是大同小異的，學(xué)會一個其他也會很容易上手。你要學(xué)習(xí)有限元分析的話，有限元基礎(chǔ)教材看看，然后找本相關(guān)軟件的書做些練習(xí)，即使不懂的也不要緊，多做練習(xí)熟練后可以試著解決實際問題，要慢慢積累。

ANSYS功能強大，也很吸引人，但真正是使其成為手中一把利劍的人少之又少。也許文章比較長，感謝你們有耐心把它讀完。ANSYS，公認的難學(xué)、難用，但并非如我們想象的那樣難于上手，就像學(xué)習(xí)一門語言，與門之后在興趣的驅(qū)使下，還是能夠征服它的。研究生階段，使用ANSYS完成了863項目子課題-尿素合成塔數(shù)值模擬系統(tǒng)的開發(fā)工作（開發(fā)平臺-ANSYS）,有了這種經(jīng)歷，自己也有膽出來把經(jīng)驗分享出來了。一：如何入門？ANSYS難學(xué)，是因為入門難，目前國內(nèi)有大量的ANSYS書籍，而且都有一個很挺的名字，但一個又一個的初學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在學(xué)完這些擁有靚麗名字的ANSYS書籍之后，碰到問題依然是一頭霧水，不知道如何下手，心里上首先產(chǎn)生了一種畏懼心理，以為是ANSYS軟件本身難學(xué)的原因，其實這本身并非是軟件的問題，也不是個人的不努力，而是努力的方向不對。想要會用而不是學(xué)好ANSYS，首先，要加深對ANSYS的理解，也就是它是怎么工作的，明白了這些再拿到問題就不會無從下手，而ANSYS是如何工作從國內(nèi)這些大多數(shù)書籍上（很多是直接翻譯ANSYS英文幫助，這是一種誤人子弟和不負責(zé)任的做法）是學(xué)不到的。ANSYS這款軟件包括前處理、求解和后處理三部分，前處理主要是建立模型什么的并不難理解，后處理是等計算完畢用來處理計算結(jié)果的，關(guān)鍵是在求解這一部分，把這一部分理解好了就會撥開迷霧見到陽光了。ANSYS工作過程是這樣的：（1）我們在前處理模塊建立模型也就是我們看到的工程系統(tǒng)的外形（稱為有限元實體模型）；（2）建立出來模型之后，我們要將其轉(zhuǎn)化為有限元模型，在這部分我們需要選擇單元類型，輸入材料參數(shù)和匹配單元與模型相應(yīng)部位的對應(yīng)關(guān)系。ANSYS計算出來的都是變位（也就是模型的位移），然后通過位移導(dǎo)出應(yīng)變，再使用應(yīng)變值導(dǎo)出應(yīng)力值（輸入材料參數(shù)就是為了使用應(yīng)變算出應(yīng)力值），當然這些都是在程序內(nèi)部完成的，這里我們遇到一個新的問題就是單元如何選取得問題，究竟選擇什么樣的單元合適，對初學(xué)者來說去詳細的了解單元的詳細屬性還不太現(xiàn)實，所以建議查閱資料看看別人用的單元類型，因為我們現(xiàn)在還只是處在入門階段，想要真正做到熟練應(yīng)用各種單元進行不同問題的分析，我推測國內(nèi)真正做到的人還沒有出現(xiàn)，除非他是在扯淡，因為ANSYS單元庫本身也只有100多種單元，不可能適用于所有單元。等我們選擇了某種單元，輸入了相應(yīng)的材質(zhì)參數(shù)（這個比較確定，各種材料有其固定的參數(shù)，比如E）之后，我們可以我們的模型進行網(wǎng)格劃分，這是把實體模型轉(zhuǎn)化為有限元模型的過程，任何一本ANSYS書籍上都有如何劃分網(wǎng)格的詳細介紹，不詳述。（3）劃分完網(wǎng)格后的模型，其實已經(jīng)確定了內(nèi)部各個單元應(yīng)力是如何傳遞的，求解過程其實就是一個解方程組得過程，解前面通過單元網(wǎng)格劃分得出的大量方程組，計算機去完成好了。所以，再拿到一個問題后，我們要進行分析可以按以下步驟完成：（1）建立實體模型；（2）選擇單元類型，劃分網(wǎng)格；（3）求解；而在這些步驟中遇到一些問題，則隨著對ANSYS軟件本身的慢慢熟悉，會越來越得心應(yīng)手，這不是學(xué)習(xí)ANSYS真正難得地方，各位不需要再這個方面畏懼。二：當我們對ANSYS的操作比較熟練了以后，我們可以進入下一步的學(xué)習(xí)，拿到一個問題如何進行大體上正確的分析？我們拿到問題進行有限元分析，首先要分析這個問題進行有限元分析想要得到的結(jié)果數(shù)據(jù)，比如應(yīng)力場、溫度場等等，其次，當我們知道了我們想要得到什么數(shù)據(jù)后，我們要學(xué)習(xí)通過什么能夠得到這些數(shù)據(jù)，比如我們要想得到某結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場，我們可以通過位移算出應(yīng)變，通過應(yīng)變算出應(yīng)力，這時需要我們查閱相關(guān)資料得到通過彈性模量、楊氏模量和應(yīng)變能夠計算出應(yīng)力的信息，這時我們就會知道在材料參數(shù)里需要輸入彈性模量、楊氏模量才能得到應(yīng)力值，而如何輸入這些變量，只是對ANSYS操作的熟練程度而已，不知道的也能夠查到怎樣操作，而進行其它方面的計算都是如此，我們之所以一頭霧水，是因為我們不知道能夠通過什么得到我們需要的數(shù)據(jù)，而一旦知道了這些需要材料參數(shù)我們就會信心大增了。然后需要我們選擇單元，這時如果我們沒有很長時間的有限元分析經(jīng)驗，這方面我們會很迷茫，這也確實沒有什么好的方法，我們可以查閱ANSYS幫助文件（現(xiàn)在有一本ANSYS中文幫助指南的小冊子講述了某些單元的一些細節(jié)）里關(guān)于哪些單元適用于那些場合的指南。把這些確定下來后我們的問題解決方案已經(jīng)確定了，后面的求解的設(shè)置什么的可以通過大量的練習(xí)來熟悉。有了這些基礎(chǔ)我們可以進行我們拿到問題上大致準確的有限元分析過程，至于是否真正的正確，還需要進一步的驗證。三、ANSYS高手應(yīng)該達到的境界!一名真正意義上的高手應(yīng)該達到這樣的境界：拿到一個具體的問題后，察看本領(lǐng)域的最新理論研究成果，如進行尿素合成塔分析，考慮層板間，想要得到層板應(yīng)力場，我們要查閱前人如何計算尿素合成塔層板的應(yīng)力場的，現(xiàn)在有沒有最新的研究成果，然后利用這些公式到ANSYS單元庫里去查找單元看看時候存在這樣的單元專門針對這種問題是按照這種計算公式來作為基礎(chǔ)開發(fā)單元的，如果有那就再好不過了，如果沒有則需要分析人員利用本領(lǐng)域最新的科研成果結(jié)合自己在ANSYS二次開放方面的知識，從二次開發(fā)的角度開發(fā)新的用于該問題的專門單元（這個過程比較難，但并不是不可完成，因為ANSYS本身已經(jīng)開發(fā)出來100多種單元，而且只有這樣的分析才是足夠?qū)I(yè)和令人信服的），否則，那只能是近似的結(jié)果了，我們用這種新開發(fā)的單元來作分析的話，即使不能做到真正與現(xiàn)實情況一致，但至少是最接近于真實應(yīng)力場分布的分析，因為這是以最新的理論研究為基礎(chǔ)做的分析。所以，想真正的學(xué)好ANSYS,不但要知道怎樣操作，而且要知道如何擴充ANSYS,使他能夠完成自己需要的功能，使它成為自己獨一無二的ANSYS版本，這也是我們學(xué)習(xí)任何一款有限元軟件的方向，否則我們就無法做到隨心所欲、無所不能的使用這些利劍完成各種各樣的分析