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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
09.04.2020
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
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
09.04.2020
上海理工大学机械学院
5
有限元分析软件
锻造模拟
09.04.2020
上海理工大学机械学院
11
机械加工模拟
09.04.2020
Baidu Nhomakorabea
上海理工大学机械学院
12
汽车碰撞
09.04.2020
上海理工大学机械学院
13
焊接
09.04.2020
上海理工大学机械学院
14
建筑
09.04.2020
上海理工大学机械学院
15
覆盖件拉伸模拟
09.04.2020
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。
09.04.2020
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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
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。
09.04.2020
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
09.04.2020
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）
09.04.2020
上海理工大学机械学院
10
有限元分析应用实例
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
09.04.2020
上海理工大学机械学院
17
09.04.2020
上海理工大学机械学院
18
09.04.2020
上海理工大学机械学院
19
实例1 材料受力
09.04.2020
上海理工大学机械学院
20
实例2 板料拉伸
09.04.2020
上海理工大学机械学院
• ANSYS • LS-DYNA • NASTRAN • DEFORM • ABAQUS
09.04.2020
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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
09.04.2020
上海理工大学机械学院
有限元仿真简介
09.04.2020
1
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。
1965年英国的Zienkiewicz
大位移问题 1976年 Belytschko
09.04.2020
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
21
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仿真结果
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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
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
09.04.2020
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有限元分析软件
锻造模拟
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机械加工模拟
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汽车碰撞
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建筑
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覆盖件拉伸模拟
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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
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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。
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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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其他
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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• ANSYS • LS-DYNA • NASTRAN • DEFORM • ABAQUS
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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
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有限元仿真简介
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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。
1965年英国的Zienkiewicz
大位移问题 1976年 Belytschko
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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
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仿真结果
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