有限元模态分析现状与发展趋势

有限元方法的发展趋势

元计算科技发展有限公司是一家既年青又悠久的科技型企业。年青是因为她正处在战略重组后的初创期，悠久是因为她秉承了中国科学院数学研究所在有限元和数值计算方面所开创的光荣传统。元计算的目标是做强中国人自己的计算技术，做出中国人自己的CAE软件。
元计算秉承中国科学院数学与系统科学研究院有限元自动生成核心技术（曾获中科院科技进步二等奖、国家科技进步二等奖），通过自身不懈的努力与完善，形成一系列具有高度前瞻性和创造性的产品。
有限元方法的发展趋势
从单纯结构力学计算发展到求解许多物理场问题有限元分析方法最早是从结构化矩阵分析发展而来，逐步推广到板、壳和实体等连续体固体力学分析，实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。有限元方法已发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流和声场等问题的求解计算，最近又发展到求解几个交叉学科的问题。例如当气流流过一个很高的铁塔产生变形，而塔的变形又反过来影响到气流的流动……这就需要用固体力学和流体动力学的有限元分析结果交叉迭代求解，即所谓"流固耦合"的问题。
有限元方法的发展趋势增强可视化的前置建模和后置数据处理功能随着数值分析方法的逐步完善，尤其是计算机运算速度的飞速发展，整个计算系统用于求解运算的时间越来越少，而数据准备和运算结果的表现问题却日益突出。在现在的工程工作站上，求解一个包含10万个方程的有限元模型只需要用几十分钟。工程师在分析计算一个工程问题时有80%以上的精力都花在数据准备和结果分析上。
由求解线性工程问题进展到分析非线性问题线性理论已经远远不能满足设计的要求。例如：航天和动力工程的高温部件存在热变形和热应力，要考虑材料的非线性问题;诸如塑料、橡胶和复合材料等各种新材料的出现，只有采用非线性有限元算法才能解决。非线性的数值计算是很复杂的，很难为一般工程技术人员所掌握。为此近年来国内一些公司花费了大量的人力和投资开发诸如FELAC软件等专长于求解非线性问题的有限元分析软件，并广泛应用于工程实践。

有限元分析系统的发展现状与展望

有限元分析系统的发展现状与展望
一、简介
有限元分析是一种应用于结构分析和设计的计算机化方法，它是利用
变分原理计算工程结构的有限元分析程序。

它是结构设计的一种重要手段，在结构设计中，它可以帮助工程师更好地了解受力状况，更好地优化设计。

在结构分析过程中，有限元分析可以精确地模拟出复杂的结构问题，并有
效地估算出结构的受力性能。

本文将从发展现状和展望两方面对有限元分
析系统进行详细介绍。

二、发展现状
1、算法及程序的发展。

有限元分析的主要发展方向之一就是算法和
程序的发展。

在这方面，目前发展非常迅速，具有显著的改进。

例如，在
有限元分析算法方面，目前已经发展出了各种适用于不同工程问题的算法，如结构本构分析算法、局部应变算法、有限元空间算法等。

在有限元分析
程序方面，目前已经开发出稳定可靠、功能强大的程序，以解决复杂结构
分析问题。

2、计算机硬件的发展。

在近年来，计算机硬件得到了极大的发展，
大大提高了计算速度和计算精度。

在有限元分析中，计算机硬件的发展对
数值解决复杂工程问题具有重要意义，在解决实际工程问题方面带来了重
大改进。

石油机械有限元分析的现状与发展

石油机械有限元分析的现状与发展石油机械产品在中国经历了从无到有，从引进到自主研发创新的过程。

力学分析作为有效的结构受力情况及机械效率分析方法，随着石油机械的不断发展，开始广泛应用于石油机械产品的设计和研究等工作中。

然而，钻采机械设备均为大型机械，在工作中承受较大力的作用，采用传统的解析方法需要对石油构件进行大幅度简化处理，导致误差较大，得不到满意的结果。

因此，对于这些边界条件及结构形状不规则的复杂问题，采用有限元法进行分析，分析结果才更为有效和精确。

1 石油机械有限元分析的现状与发展趋势目前，有限元分析方法作为一种最有效的数值方法，在石油机械领域得到了广泛、深入的应用。

采用有限元方法对石油机械设备进行强度、刚度、动力学分析和稳定性分析，包括弹性、塑性和各类非线性分析，都取得了较好的效果，为石油机械设计的完善与优化提供了可靠的理论依据，推动了现代设计技术在石油机械领域的应用。

在钻井设备方面，有限元法不仅广泛应用于大钩、井架、底架、钻井泵等常规钻井机零部件，在空气钻井等特殊钻井技术上，有限元方法也有广泛应用。

在采油设备领域，对于采油螺杆泵、采油井口装置、抽油机四连杆机构、抽油机井架等的有限元分析均取得了一定成果。

此外，有限元方法开始应用于采油平台抗震分析，找出采油平台抗震的薄弱环节，效率高且节省资金。

最初石油机械零件的有限元分析多局限于平面模型，只有少部分的研究是基于立体模型。

实践证明选用立体模型能更真实地模拟零件的结构和工况，能够保证计算结果的正确性及可靠性。

这在连杆类零件及螺杆泵有限元计算中得到有力证实。

因此，发展至今，有限元在石油机械上的应用已由二维的问题扩展到三维问题、板壳问题，为石油钻采机械设计的现代化提供了可靠的理论依据。

在石油机械零部件有限元分析中，静力学分析作为有限元分析最基本最常用的分析类型，通常用在当作用在零部件上的载荷不随时间变化或随时间变化极其缓慢的情况下。

但是，多数石油钻采设备具有复杂的载荷工况，不但要考虑静强度准则，还应考虑其动态性能。

有限元方法在应用数学中的发展趋势是什么

有限元方法在应用数学中的发展趋势是什么有限元方法作为应用数学中的一个重要工具，在解决各种实际问题方面发挥着关键作用。

随着科学技术的不断进步和应用需求的日益复杂，有限元方法也在不断发展和演变。

在过去的几十年里，有限元方法已经取得了显著的成就。

它成功地应用于结构力学、流体力学、电磁学等众多领域，为工程设计和科学研究提供了准确而可靠的数值解。

然而，时代在发展，新的挑战和需求不断涌现，这也促使有限元方法朝着更先进、更高效、更精确的方向迈进。

一方面，随着计算机技术的飞速发展，计算能力得到了极大的提升。

这使得有限元方法能够处理更加大规模和复杂的问题。

以往由于计算资源的限制，一些复杂的三维模型或者多物理场耦合问题可能难以进行精确模拟。

如今，高性能计算的出现为有限元方法打开了新的大门，使其能够在更短的时间内获得更精细的结果。

同时，多物理场耦合问题的研究成为了有限元方法发展的一个重要方向。

在许多实际应用中，物理现象往往不是单一的，而是涉及多个物理场的相互作用。

例如，在能源领域，电池的性能不仅取决于电化学过程，还受到热传递和力学变形的影响。

有限元方法需要能够有效地处理这些多物理场耦合问题，以提供更全面和准确的模拟结果。

在精度方面，有限元方法也在不断改进。

传统的有限元方法在处理某些问题时可能会出现精度不足的情况，特别是对于具有奇异性或者复杂边界条件的问题。

为了提高精度，新的数值算法和单元类型不断被提出。

例如，自适应有限元方法能够根据问题的特点自动调整网格的疏密程度，从而在保证计算效率的前提下提高精度。

另外，有限元方法与其他数值方法的结合也成为了一个趋势。

例如，有限元方法与边界元方法的结合，可以更好地处理无界区域的问题；与蒙特卡罗方法的结合，可以用于处理不确定性和随机性问题。

这种结合能够充分发挥不同方法的优势，为解决复杂问题提供更强大的手段。

在模型的建立和优化方面，有限元方法也面临着新的挑战和机遇。

随着人工智能和机器学习技术的发展，如何利用这些技术来自动建立有限元模型、优化模型参数，成为了研究的热点。

有限元分析系统的发展现状与展望

有限元分析系统的发展现状与展望作者：谢小丽来源：《电脑知识与技术》2016年第18期摘要：随着我国科技的飞速发展，人们更是在不断的创建更快速，更简便，规模更大的建筑物以及更加精密的设备。

但创建这些东西的时候，都需要工程师在设计的时候要精确的预测出产品的技术性能，动力强度，流场，磁场等等的技术参数进行分析和计算。

随着以计算机技术为基础不断发展起来的有限元分析方法，不仅逐渐的解决了一些工程计算上的一些复杂的分析计算，而且相关的研究人员更是研究了许多新技术来不断的为我国做出了不可估量的贡献。

关键词：有限元分析；现状；发展局势中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0242-011 有限元分析系统的发展现状1）如今，在我们的生活中，从自行车到飞机，所有的设计都离不开有限元的系统分析计算。

随着科技的不断发展，以往的线性理论已经逐渐的不能满足现在的社会发展要求。

比如在建筑行业中，高层建筑的出现，工作人员就必须要考虑结构的大位移等等的几个非线性问题。

航天工程出现的高温部件存在的热应力问题，工作人员也必要考虑到材料的非线性问题。

所以现在我国的发展状况如果只是采用线性理论来解决问题，是远远不够的。

我们只能不断的发展更好的技术来解决现在的困境。

众所周知，非线性的计算的过程是非常复杂的，它一般会涉及许多复杂的数学问题以及一些运用技巧，相关的工作人员也很难在很短的时间掌握要点。

2）随着数值分析系统的不断改进和完善，尤其是计算机的运算速度上表现得尤其突出。

在现在的工程站上，想要求解一个包含10方程的模型时间只需要10分钟，而如果用手工的方式，则需要几周的时间才可以得出结果。

所以，我们在这方面做出的成绩还是比较优秀的。

3）现如今，CAD软件的无缝集成工艺已经成为我国有限元分析的另一个特点，也就是CAD软件的集成使用。

也就是说，在CAD软件造成零件的设计以后，再自动的生成有限元网络，然后进行分析计算。

有限元软件应用范围及发展趋势

有限元软件应用范围及发展趋势学号：姓名：学号：2009年10月有限元分析（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。

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。

有限元的发展历史现状及应用前景

有限元的发展历史现状及应用前景有限元方法是一种数值计算方法，主要用于求解连续介质的力学问题。

它通过将连续介质离散成有限数量的元素，并基于一定的数学方法和力学理论，将问题转化为求解代数方程组的问题。

有限元方法在解决复杂工程问题、优化设计和预测结构性能等方面具有广泛的应用。

有限元方法的历史可以追溯到19世纪末的工程力学中。

当时，许多工程问题的解决都要依赖于解析方法，但对于复杂的几何形状和边界条件来说，解析方法无法有效地求解。

1956年，美国工程师D.R. Courtney提出了有限元方法的一般形式。

此后，有限元方法得到了快速发展，成为计算力学领域的重要工具。

有限元方法的原理是将连续介质离散成有限数量的元素，如三角形单元或四边形单元，并将元素之间的关系用数学公式表达出来。

通过构建系统方程组，根据边界条件，可以求解出未知变量的数值解。

有限元方法通过近似处理和插值方法，能够在不同的几何形状和边界条件下求解力学问题。

有限元方法的应用非常广泛。

在工程领域中，有限元方法在结构力学、热传导、流体力学等方面得到了广泛应用。

在建筑工程中，有限元方法可以用于分析建筑结构的强度和刚度，评估结构的安全性。

在航空航天领域，有限元方法可以用于分析飞机部件的应力分布和疲劳寿命，优化结构设计。

在汽车工业中，有限元方法可用于分析汽车部件的刚度和强度，提高车辆的安全性和性能。

此外，在地震工程、电力工程、化工工程等领域，有限元方法也发挥着重要的作用。

未来，有限元方法的应用前景非常广阔。

随着计算机技术和数值算法的不断发展，有限元方法的计算效率将进一步提高，可以求解更加复杂和大规模的问题。

有限元方法在模拟和解决多物理场耦合问题方面也将得到更多的应用。

例如，结构-流体耦合问题、热-结构耦合问题等。

此外，随着材料科学和生物医学工程的发展，有限元方法还将应用于材料力学、生物力学等领域。

总之，有限元方法作为一种求解力学问题的数值计算方法，在工程领域具有重要的地位和广泛的应用。

金属切削加工有限元模拟技术发展现状分析大学论文

金属切削加工有限元模拟技术发展现状分析摘要：随着科学技术的突飞猛进，人们对金属切削的掌握能力越来越高，同时也有了更高的要求，要求更高的效率，更高的精度，在这种情况下金属切削的有限元模拟技术应运而生，它的成本更低，操作更方便，对金属切削有很大的价值。

本文初步介绍了有限元法以及有限元法的当前发展，讨论了金属切削过程中有限元模型的类型，对所涉及的网格划分，刀-屑接触，以及分离准则等关键技术进行了研究。

关键词：金属切削：有限元法：刀-屑接触：有限元模拟Analysis of development status of finite element simulationtechnology for metal cutting processAbstract: With the rapid development of science and technology, people grasp of metal-cutting more and more, but also have higher requirements, requiring higher efficiency, higher accuracy, in this case the finite element simulation of metal cutting technology came into being, its lower cost, more convenient operation, the metal cutting is of great value.This paper introduces the current preliminary finite element method and finite element method, discussed the type of metal cutting process finite element model of the mesh covered knife - key technologies chip contact and separation criteria were studied.Keywords: Metal Cutting；Finite Element Method；tool-chip contact；Finite Element Simulation目录摘要................................................ 错误！未定义书签。

有限元的发展现状与新趋势【范本模板】

一、有限元法基本思想有限元法的基本思想是将结构离散化，用有限个简单的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个节点相互连接,然后根据平衡和变形协调条件综合求解。

由于单元的数目是有限的，节点的数目也是有限的，所以称为有限元法(FEM,Finite Element Method)。

有限单元方法是迄今为止最为有效的数值计算方法之一，它对科学与工程技术的提供巨大支撑。

二、有限元法的孕育过程及诞生和发展▪在17世纪,牛顿和莱布尼茨发明了积分法,证明了该运算具有整体对局部的可加性.▪在18世纪，著名数学家高斯提出了加权余值法及线性代数方程组的解法。

另一位数学家Lagrange提出泛函分析.泛函分析是将偏微分方程改写为积分表达式的另一途经.▪在19世纪末及20世纪初，数学家瑞雷和里兹首先提出可对全定义域运用位移函数来表达其上的未知函数。

▪1915年，数学家伽辽金提出了选择位移函数中形函数的伽辽金法方法被广泛地用于有限元。

▪1943年,数学家库朗德第一次提出了可在定义域内分片地使用位移函数来表达其上的未知函数.这实际上就是有限元的做法。

▪20世纪50年代，飞机设计师们发现无法用传统的力学方法分析飞机的应力、应变等问题。

波音公司的一个技术小组，首先将连续体的机翼离散为三角形板块的集合来进行应力分析，经过一番波折后获得成功。

(Clough教授参与研究。

)▪20世纪50年代，大型电子计算机投入了解算大型代数方程组的工作,这为实现有限元技术准备好了物质条件。

▪1960年,美国加州大学伯克利分校的R.W.Clough教授在论文中提出了“有限单元”，这样的名词.值得骄傲的是我国南京大学冯康教授在此前后独立地在论文中提出了“有限单元”。

三、有限元法计算方法及软件有限元计算方法作为一种技术更多的与FEM软件的发展紧密的结合起来.方法不断更新，优胜劣汰，传承和发展。

在传统有限元分析的数值计算方法之中，有直接计算法(DirectSolver）与迭代法（Iterative 所谓快速解法)两种。

有限元分析方法的现状

有限元分析方法的现状有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种数值计算方法，通过将连续体分割为有限个小单元，建立节点和单元的数学模型，通过求解这些模型的方程，得到结构或物体在不同工况下的力学行为。

作为一种重要的工程分析方法，有限元分析在结构、流体、热传导、电磁场等领域广泛应用，成为现代工程设计的重要手段。

在有限元分析方法发展的早期，主要应用于工程结构的力学分析，如静力学分析、动力学分析和疲劳分析。

随着计算机技术的快速发展，有限元分析方法得以更广泛地应用于各个工程领域。

现在，有限元分析已经发展成为一个功能强大、应用广泛、领域较为完备的数值分析方法。

1.理论基础的完善：有限元理论是有限元分析的基石，近年来在有限元分析理论方面的研究取得了很大进展。

研究人员提出了各种新的有限元方法和数学模型，如非线性有限元方法、材料非线性模型、多尺度有限元方法等。

这些理论的提出和应用，使得有限元方法能够更加准确地描述和模拟真实工程问题，为工程设计和优化提供了更好的支持。

2.软件工具的发展：有限元分析方法需要进行大量的计算和数据处理，因此需要强大的计算机软件进行辅助。

近年来，有限元分析软件的功能不断提升，用户界面更加友好，求解速度更快，可模拟的问题类型更多。

同时，一些商业软件还提供了数据可视化、结果后处理、优化设计等功能，为工程师提供了全方位的支持和便利。

3.多物理场分析的发展：有限元分析逐渐扩展到多物理场分析领域，如结构-热场、结构-流场、结构-电磁场等多物理场耦合问题。

这种多物理场分析能够更全面地模拟复杂工程问题，为工程师提供更详尽的结果和更准确的设计指导。

4.高性能计算的应用：随着高性能计算技术的发展，有限元分析方法在计算速度和问题规模上有了突破性的进展。

研究人员通过并行计算、分布式计算等手段，能够更快速地进行大规模的有限元分析计算，解决更复杂、更庞大的工程问题。

5.仿真与实验的结合：有限元分析在工程设计中与试验相结合，能够更好地验证和修正数值模型，并提供实验无法获得的信息。

有限元分析的发展趋势的开题报告

有限元分析的发展趋势的开题报告开题报告一、研究背景有限元分析是工程领域中一种重要的数值计算方法，可以有效地预测物体结构的力学行为和响应。

有限元分析广泛应用于各种工程领域，如航空、汽车、建筑、船舶、电子等，成为工程设计和预测的基本工具之一。

随着计算机技术的不断发展和计算能力的不断提高，有限元分析的应用越来越广泛。

同时，有限元分析模型的建立和模拟精度也越来越高，对于复杂结构的物体模拟能力不断增强。

近年来，新的材料、新的工艺、新的结构形式的出现也使得有限元分析的应用面不断扩大。

二、研究目的和意义本研究旨在探讨有限元分析的发展趋势，分析目前存在的问题和不足，提出相应的解决方案和途径，以推动有限元分析的发展和应用。

具体来说，本研究的目标如下：1.分析有限元分析的基本原理和模型，探讨其发展历程和应用现状。

2.针对目前存在的问题和不足，提出相应的解决方案和途径，以推动有限元分析的发展和应用。

3.探讨有限元分析在新材料、新工艺、新结构形式等领域的应用前景和发展方向。

三、研究内容和方案1.有限元分析的基本原理和模型的分析：首先，我们将回顾有限元分析的基本原理和模型，并分析有限元分析的发展历程和应用现状，以便深入了解其发展趋势。

2.问题和不足的分析及解决方案和途径：其次，我们将针对有限元分析目前存在的问题和不足，提出相应的解决方案和途径，以推动有限元分析的发展和应用。

具体措施包括但不限于：优化有限元分析软件，提高算法的稳定性和精度，增强分析模型的可靠性和准确性，提高分析结果的可视化程度。

3.新材料、新工艺、新结构形式等领域的应用前景和发展方向：最后，我们将探讨有限元分析在新材料、新工艺、新结构形式等领域的应用前景和发展方向。

具体措施包括但不限于：开发新的有限元分析软件，增加新的分析算法，研究新的分析模型，推广分析结果的应用。

四、研究计划和进度安排1.有限元分析的基本原理和模型的分析：预计完成时间为1个月。

2.问题和不足的分析及解决方案和途径：预计完成时间为2个月。

有限元分析报告

有限元法在工程领域的发展现状和应用有限元法(Finite Element Method,FEM),是计算力学中的一种重要的方法,它是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。

有限元法最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题。

对于过去用解析方法无法求解的问题和边界条件及结构形状都不规则的复杂问题,有限元法则是一种有效的分析方法。

近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶，铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：（1）增加产品和工程的可靠性（2）在产品的设计阶段发现潜在的问题（3）经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本（4）模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费一、有限元法的基本思想有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。

由于单元能按不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域;然后对单元(小区域)进行力学分析,最后再整体分析。

这种化整为零,集零为整的方法就是有限元的基本思路。

有限元法分析计算的思路和做法可归纳如下：1物体离散化将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型，这一步称作单元剖分。

离散后单元与单元之间利用单元的节点相互连接起来；单元节点的设置、性质、数目等应视问题的性质，描述变形形态的需要和计算进度而定（一般情况单元划分越细则描述变形情况越精确，即越接近实际变形，但计算量越大）。

所以有限元中分析的结构已不是原有的物体或结构物，而是同新材料的由众多单元以一定方式连接成的离散物体。

转向节文献综述--有限元分析的发展及应用前景

转向节文献综述--有限元分析的发展及应用前景有限元分析的发展及应用前景1 有限元分析的发展及其思想1.1 有限元分析的发展历程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。

有限元分析（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。

1.2 有限元分析计算的思路和做法目前在工程领域内常用的数值模拟方法有：有限元法、边界元法、离散单元法和有限差分法，就其广泛性而言，只要还是有限单位元法。

有限元的发展历史现状及应用前景

有限元的发展历史现状及应用前景有限元分析的发展趋势“有限元”这个名词第一次出现，到今天有限元在工程上得到广泛应用，经历了三十多年的发展历史，理论和算法都已经日趋完善。

有限元的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。

近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶，铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：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，从而减少试验经费国际上早在60年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程序，但真正的CAE软件是诞生于70年代初期，而近15年则是CAE软件商品化的发展阶段，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，在大力推销其软件产品的同时，对软件的功能、性能，用户界面和前、后处理能力，都进行了大幅度的改进与扩充。

这就使得目前市场上知名的CAE软件，在功能、性能、易用性、可靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足了用户的当前需求，从而帮助用户解决了成千上万个工程实际问题，同时也为科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。

目前流行的CAE分析软件主要有NASTRAN、 ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等。

MSC-NASTRAN软件因为和NASA的特殊关系，在航空航天领域有着很高的地位，它以最早期的主要用于航空航天方面的线性有限元分析系统为基础，兼并了PDA公司的PATRAN，又在以冲击、接触为特长的DYNA3D的基础上组织开发了DYTRAN。

有限元模态分析现状与发展趋势

（．南现代物流职业技术学院，１湖湖南长沙
３三一机电技术学校，．湖南长沙
摘
要：模态分析技术开始于２０世纪３０年代，经过７０多年的发展，态分析已经成为振动工模
程中一个重要的分支。最终目标是识剐出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。阐述了国内外有限元模态分析现状与发展趋
理论模态分析是以线性振动理论为基础．以模态参数为目标，究激励、统、应三者之间的关系。实际研系响上是一种理论建模的过程。主要方法是运用有限元法
对振动结构进行离散化．建立系统特征值的数学模
Ｈｕａ１１８Ｃｉａ３ａｙｌｔｃｌｎｅｈｉａｃｏｌＣａｇｈ，ｎｎ４０３，ｈｎ）ｎｎ４０２，ｈｎ；．ｎｉｅｒａｄＴｃｎｃＳｈｏ，ｈｎｓａＨｕａ１１１ＣｉａＳＥｃｉａｌ
ＡｂｔａｔＭｏａｎｌｓｓｂｇｎｉｈ９０’ ａｔｒ７ｅｒｆｄｖｌｐｎ，ｄｌａａｙｉｏｉｒｔｎｅ — ｓｒｃ：ｄｌａａｙｉｅａｎｔｅ１３，ｆｅ０ｙａｓｏｅｅｏｍｅｔｍｏａｎｌｓｓｆｖｂａｉｎｏ
型，出系统特征值与特征向量．系统的固有频率求即
和固有振型矢量。实验模态分析又称模态分析的实 ②

有限元分析的发展趋势

有限元分析的发展趋势有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，通过将连续物体离散化为有限数量的单元，利用数值计算方法对这些单元进行求解，从而得到整个物体的力学行为。

有限元分析在工程领域得到广泛应用，可以用于摹拟和预测结构的应力、应变、挠度等物理特性，对于产品设计、优化和改进具有重要意义。

随着计算机技术的不断发展和硬件性能的提升，有限元分析在近几十年间取得了显著的发展。

以下是有限元分析的几个发展趋势：1. 多物理场耦合分析：传统的有限元分析主要关注结构的力学行为，而现在的趋势是将多个物理场耦合在一起进行分析，例如结构与热传导、电磁场、流体力学等的耦合分析。

这种耦合分析可以更加真实地摹拟实际工程问题，提高分析结果的准确性。

2. 多尺度分析：传统的有限元分析通常是基于宏观尺度进行建模和分析，而现在的趋势是将宏观尺度与微观尺度相结合，进行多尺度分析。

这种分析方法可以更好地研究材料的细观数学模型和微观结构对宏观性能的影响，为材料设计和优化提供更多的参考依据。

3. 优化设计与拓扑优化：有限元分析可以结合优化算法进行结构的优化设计，通过改变结构的形状、尺寸和材料等参数，使得结构在满足特定约束条件下具有更好的性能。

拓扑优化是一种特殊的优化方法，通过改变结构的拓扑结构，使得结构在满足约束条件的前提下具有最佳的性能。

优化设计和拓扑优化可以提高结构的强度、刚度和减重效果，减少材料和成本的消耗。

4. 高性能计算与云计算：有限元分析需要进行大量的计算和存储，传统的计算机往往无法满足分析的需求。

随着高性能计算技术的发展和云计算的兴起，有限元分析可以利用分布式计算和云计算平台进行大规模的并行计算，提高计算效率和分析能力。

5. 可视化与虚拟现实：有限元分析的结果通常以图表和数值的形式呈现，但对于非专业人士来说，这些结果往往难以理解和解释。

因此，可视化和虚拟现实技术在有限元分析中得到了广泛应用，可以将分析结果以图象、动画和虚拟模型的形式展示出来，使得用户能够更直观地理解和分析结果。

机械臂有限元总结与展望

机械臂有限元总结与展望机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的机电一体化装置，具有广泛的应用领域。

有限元分析作为一种常用的工程分析方法，在机械臂的设计和优化中扮演着重要的角色。

以下是对机械臂有限元分析的总结与展望。

总结：1. 结构强度分析：有限元分析可以评估机械臂结构的强度，包括对各个连接结点、臂体以及关节等部件进行应力分析和刚度计算，以确保机械臂在工作负载下不会出现过大的变形和破坏。

2. 运动学和动力学分析：有限元分析可以帮助确定机械臂的运动学和动力学性能，包括关节的扭矩、速度和加速度等参数。

这对于机械臂的精确控制和路径规划非常重要。

3. 模态分析：通过有限元分析，可以获得机械臂的固有频率、振型和模态质量等信息，以评估机械臂结构的稳定性和振动特性，并采取相应的改进措施。

4. 材料选择和优化：有限元分析可以通过对不同材料的力学性能进行模拟和对比，辅助设计人员合理选择材料，以满足机械臂的强度和重量等要求。

此外，有限元分析还可以进行结构的优化设计，以提高机械臂的性能和效率。

展望：1. 多物理场耦合分析：目前的有限元分析主要关注机械力学问题，但随着科技的发展，机械臂的分析问题涉及到多个物理场，如热力学、流体力学等。

未来的研究将更多地关注机械臂的多物理场耦合行为。

2. 精确建模与仿真：精确建模是有限元分析的基础，而对机械臂等复杂结构进行精确建模仍然具有挑战性。

未来的研究将致力于建立更准确、高效的机械臂有限元模型，并进行精确的仿真分析。

3. 智能化和优化设计：随着人工智能和优化算法的不断发展，将其应用于机械臂的有限元分析中，可以实现机械臂的智能化设计和优化。

未来的研究将更多地关注机械臂设计和分析的智能化与自动化。

4. 大数据和云计算行业：随着大数据和云计算技术的快速发展，将其应用于机械臂有限元分析中，可以加速计算速度、提高数据处理能力和模型的准确性。

未来的研究将更多地关注大数据和云计算技术在机械臂分析中的应用。

有限元的发展历史和趋势

有限元的发展历史和趋势
一、有限元发展历史
有限元法是近半个世纪以来最有影响力的数学模型，深受工程和科学研究领域的青睐。

它是由Clough和Tocher等科学家发明的，1969年在《工程力学》上发表，被称为“经典的有限元分析”，它改变了传统的工程和科学分析方法。

1960年到1980年，有限元分析的重要发展诞生了有限元方法的几个核心概念，包括分割变形有限元，多层有限元，映射有限元和局部有限元法。

其中，分离变形有限元可以处理分布力学和热力学问题，而多层有限元可以处理更复杂的非线性力学问题。

1980年至1990年，有限元分析研究取得了突破性进展。

此时，各种新的有限元分析程序组成的计算力学工具包得到了广泛的应用，例如MAST，SHEEPS，NASTRAN，ABAQUS等。

这些工具包给工程和科学研究领域带来了很大的便利，可以模拟各种复杂的力学问题，以解决工程设计和科学模拟中的实际问题。

1990年至2000年发展迅速，有限元分析有了长足的发展。

当时，工程应用有限元分析的主要领域是飞机工程，结构工程，机械工程，材料力学，能源工程和结构振动分析等。

其中，飞机结构工程是有限元法应用的一个比较重要的领域，从复杂的应变分析到精细的振。

有限元分析系统的发展现状与展望

有限元分析系统的发展现状与展望-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1有限元分析系统的发展现状与展望v有限元分析系统的发展现状与展望随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。

这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。

例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响，看看是否会发生破坏性事故；分析计算核反应堆的温度场，确定传热和冷却系统是否合理；分析涡轮机叶片内的流体动力学参数，以提高其运转效率。

这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式往往是不可能的。

近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。

我国在"九五"计划期间大力推广CAD技术，机械行业大中型企业CAD的普及率从"八五"末的20%提高到目前的70%。

随着企业CAD应用的普及，工程技术人员已逐步甩掉图板，而将主要精力投身如何优化设计，提高工程和产品质量，计算机辅助工程分析（CAE，Computer Aided Engineering）方法和软件将成为关键的技术要素。

在工程实践中，有限元分析软件与CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：增加设计功能，减少设计成本；缩短设计和分析的循环周期；增加产品和工程的可靠性；采用优化设计，降低材料的消耗或成本；在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；进行机械事故分析，查找事故原因。

在大力推广CAD技术的今天，从自行车到航天飞机，所有的设计制造都离不开有限元分析计算，FEA 在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视。