有限元分析简介
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上海理工大学机械学院 5
2019/3/20
有限元分析软件
• • • • • ANSYS LS-DYNA NASTRAN DEFORM ABAQUS
2019/3/20
上海理工大学机械学院
6
通用软件进行有限元分析时的一般步骤
☺建模 ☺定义材料属性 ☺给定约束条件 ☺施加载荷 ☺网格划分 ☺有限元计算 ☺结果分析及优化
有限元仿真简介
有限元分析发展过程
有限元分析
• （FEA，Finite Element Analysis）
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。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。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。
上海理工大学机械学院
10
有限元分析应用实例
锻造模拟
2019/3/20
上海理工大学机械学院
11
机械加工模拟
2019/3/20
上海理工大学机械学院
12
汽车碰撞
2019/3/20
上海理工大学机械学院
13
焊接
2019/3/20
上海理工大学机械学院
14
建筑
2019/3/20
上海理工大学机械学院
15
覆盖件拉伸模拟
2019/3/20
上海理工大学机械学院
16
其他
太阳能层压机上下箱体 受力分析
ห้องสมุดไป่ตู้
2019/3/20
上海理工大学机械学院
17
2019/3/20
上海理工大学机械学院
18
2019/3/20
上海理工大学机械学院
19
实例1 材料受力
2019/3/20
上海理工大学机械学院
20
实例2 板料拉伸
2019/3/20
上海理工大学机械学院
21
2019/3/20
上海理工大学机械学院
22
仿真结果
2019/3/20
上海理工大学机械学院
23
THANKS
2019/3/20
上海理工大学机械学院
24
2019/3/20
上海理工大学机械学院
7
有限单元的类型
• 一维单元（线单元）：通常用线段表示，具有横截面积。
2019/3/20
上海理工大学机械学院
8
有限单元的类型
二维单元（面单元）：具有一定的厚度
2019/3/20
上海理工大学机械学院
9
有限单元的类型
三维单元（砖单元）
2019/3/20
2019/3/20 上海理工大学机械学院 3
有限元发展简史
小位移问题 一维单元. 1941年 Hrenikoff 二维单元. 1956年 Turner 三维单元. 1961年Gallagher等 场的问题 如流体传动，热传导问题
1965年英国的Zienkiewicz
大位移问题 1976年 Belytschko
上海理工大学机械学院
2019/3/20
2
有限元分析的应用范围
应力应变分析、屈曲、振动分析 热传递、流体流动、电位或磁位分析 生物力学工程
有限元分析的优点
增加产品和工程的可靠性； 在产品的设计阶段发现潜在的问题 经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本, 缩短产品投向 市场的时间 模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费 进行机械事故分析，查找事故原因
2019/3/20 上海理工大学机械学院 4
有限元分析基础知识
学习有限元需要的知识
数学基础：高等数学、数值分析、变分原理 有限元基础：有限元法基本原理 力学基础：弹塑性力学 热学基础（计算传热相关问题）：传热学 专业基础：各专业相关，如对于金属塑性成形领域应具有 塑性成形原理、冲压工艺学等相关知识 软件基础：使用过一个商用的有限元软件 编程基础：具有c或fortran的编程能力，可基于软件平台 进行相关子程序编写和二次开发 CAD基础：几何建模所需 英语基础：有助于无障碍的使用帮助文件
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通用软件进行有限元分析时的一般步骤
☺建模 ☺定义材料属性 ☺给定约束条件 ☺施加载荷 ☺网格划分 ☺有限元计算 ☺结果分析及优化
有限元仿真简介
有限元分析发展过程
有限元分析
• （FEA，Finite Element Analysis）
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。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。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。
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有限元分析应用实例
锻造模拟
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机械加工模拟
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焊接
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建筑
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太阳能层压机上下箱体 受力分析
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实例1 材料受力
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实例2 板料拉伸
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• 一维单元（线单元）：通常用线段表示，具有横截面积。
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有限单元的类型
二维单元（面单元）：具有一定的厚度
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有限单元的类型
三维单元（砖单元）
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有限元发展简史
小位移问题 一维单元. 1941年 Hrenikoff 二维单元. 1956年 Turner 三维单元. 1961年Gallagher等 场的问题 如流体传动，热传导问题
1965年英国的Zienkiewicz
大位移问题 1976年 Belytschko
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有限元分析的应用范围
应力应变分析、屈曲、振动分析 热传递、流体流动、电位或磁位分析 生物力学工程
有限元分析的优点
增加产品和工程的可靠性； 在产品的设计阶段发现潜在的问题 经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本, 缩短产品投向 市场的时间 模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费 进行机械事故分析，查找事故原因
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有限元分析基础知识
学习有限元需要的知识
数学基础：高等数学、数值分析、变分原理 有限元基础：有限元法基本原理 力学基础：弹塑性力学 热学基础（计算传热相关问题）：传热学 专业基础：各专业相关，如对于金属塑性成形领域应具有 塑性成形原理、冲压工艺学等相关知识 软件基础：使用过一个商用的有限元软件 编程基础：具有c或fortran的编程能力，可基于软件平台 进行相关子程序编写和二次开发 CAD基础：几何建模所需 英语基础：有助于无障碍的使用帮助文件