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有限元分析和网格划

2021-6-30 09:08| 发布者: TerryZhang| 查看: 64| 评论: 0|原作者: Terry|来自: 3D Fans

摘要: 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 ...
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。
有限元是那些集合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。

有限元素分析 (FEA) 提供了一种可靠的数字方法来分析工程设计。该过程从创建几何模型开始。然后,程序将模型细分为若干简单的小块形状(单元),这些单元连接到称为共同点(节)。有限元素分析程序将模型视为由相互连接的离散单元组成的网络。

有限元素方法 (FEM) 通过将从模型的所有组成单元处获得的信息加以合并来预测模型的行为。

网格化是设计分析过程中一个至关重要的步骤。该软件中的自动网格器会根据整体单元大小、公差及局部网格控制规格来创建网格。网格控制使您能够为零部件、面、边线及顶点指定不同的单元大小。

该软件在估计模型的整体单元大小时会将它的体积、表面积及其它几何细节考虑在内。创建的网格的大小(节和单元的数量)取决于模型的几何结构和尺寸、单元大小、网格公差、网格控制及接触规格。在设计分析的初期,近似结果足以满足需要,因此可以指定较大的单元大小来提高解算速度。要想进行更精确的解算,可能必须使用较小的单元大小。

网格化会创建 3D 四面实体单元、2D 三角形壳体单元、及 1D 横梁单元。网格由一种类型单元组成,除非指定了混合网格类型。实体单元天然适合大型模型。壳体单元自然适合建模细薄零件(钣金),横梁和桁架适合建模结构构件。  


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