有限元分析的 优点与应用

大圣闹海 2019-06-12 10:36128http://www.stockmoe.com/admin

有限元分析应用


      有限元法分析方法,是求解各种复杂数学物理问题的重要方法,是处理各种复杂工程问题的重要分析手段,也是进行科学研究的重要工具。它随着20世纪50年代高速数字计算机的发展,而发展起来的,是计算机时代的产物,可以说是作为数值模拟技术最成功的方法。虽然有限元的概念早在40年代就有人提出,但由于当时计算机尚未出现,它并未受到人们的重视。随着计算机技术的发展,有限元法在很多工程领域中不断得到深入应用,可用有限元法解决的有关工程和数学领域内的典型问题包括结构分析、热传导、流体流动、质量传输和电磁电位等。实际上,在所有连续介质问题中,几乎都可见到有限元法。
      有限元分析对于各种复杂的因素(如:复杂的几何形状任意的边界条件,不均匀的材料特性,不同类型构件的组合等)都能灵活的考虑,而不会发生处理、求解上的困难。从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题,由求解线性工程问题进展到分析非线性问题。随着科学技术的发展,实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。从增强可视化的前置建模到后置数据处理功能,早期有限元分析软件的研究重点在于推导新的高效率求解方法和高精度的单元。而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。但是如果用手工方式来建立这个模型,然后再处理大量的计算结果则需用几周的时间。
      有限元分析在工程上较多用于解决各类大型复杂结构的强度、刚度、屈曲、模态、动力学、热力学、非线性、(噪)声学、流体一结构耦合、气动、弹性、超单元、惯性释放及结构优化等问题。有限元分析方法被广泛地应用于石油化工、机械制造、能源、汽车交通、铁道、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、航空航天、日用家电等行业。
      有限元分析方法的主要优点表现在以下几个方面:
1、可使企业较大程度的减少设计成本;
2、缩短新产品设计和分析的循环周期;
3、增加新产品的性能和可靠性;
4、采用优化设计,降低材料的消耗,从而减低成本;
5、能够使工程师在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题;
6、能够模拟各种试验方案,减少试验时间和经费;
7、能够对产品进行机械事故分析,查找事故原因。


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