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有限元分析数值模拟仿真技术简要概念
来源: | 作者:乐图智造/科学智造顾问 | 发布时间: 2020-06-21 | 813 次浏览 | 分享到:
有限元分析技术简要概念,有限元分析流程,有限元分析分类

有限元分析技术简要概念
  数值模拟也叫计算机模拟。依靠电子计算机,结合有限元或有限容积的概念,通过数值计算和图像显示的方法,达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。数值模拟技术诞生于1953年Bruce G.H和PeacemanD.W模拟了一维气相不稳定径向和线形流。受当时计算机能力及解法限制,数值模拟技术只是初步应用于解一维一相问题。两相流动模拟诞生于1954年,West W J和Garvin W.W模拟了油藏不稳定两相流。

  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。

有限元分析流程

有限元分析分类

结构静力分析
用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。


结构动力学分析
结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同,动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。结构动力学分析类型包括:瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。


结构非线性分析
结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。非线性包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。


动力学分析
当运动的积累影响起主要作用时,可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性,并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。


热分析

热力学分析通常包括三方面的内容:(1)确定过程中工质状态变化的规律以及相应的状态参数;(2)确定过程中能量转换的数量关系;(3)揭示过程中的不可逆程度,反映能量转换与利用的完善性。


电磁场分析

电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线、力等。可有效地分析多种设备,如发电机、电动机、螺线管传动器、开关等。


流体动力学分析


声场分析

 

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