有限元计算的任务是基于有限元模型完成有关的
数值计算,并输出需要的计算结果。它的主要工作包括
单元和总体
矩阵的形成、
边界条件的处理和特性方程的求解。
简介
有限元计算的任务是基于有限元模型完成有关的数值计算,并输出需要的计算结果。它的主要工作包括单元和总体矩阵的形成、边界条件的处理和特性方程的求解,由于计算的运算量非常大,所以这部分工作由计算机完成。除计算前需要对计算方法、计算内容、计算参数和工况条件等进行必要的设置和选择外,一般不需要人的干预。
有限元计算步骤
离散化
首先是将需要分析的模型离散化,离散化是指将连续的弹性体划分成有限个单元组成的离散体,并把作用力按等效原则移置到各节点上。
单元分析
接着进行单元分析,了解一个单元里节点力和节点位移的关系。单元分析的任务是通过节点位移来表示单元内部任一点的位移,从而建立起节点力和节点位移之间的转换关系。
单元综合
最后是单元综合,即利用节点平衡方程式,在已知节点力的情况下,联系边界条件,求出节点位移,然后求得各单元应力或节点应力。
因为节点数可以从几个到几百个、上千个,所以有限元计算中必需应用计算机。
有限元分析系统计算模块
计算模块由一系列计算程序组成,计算程序又称求解器(solver)。每个求解器完成特定类型的计算。因此,求解器越多,系统功能越丰富。在有限元模型提交计算以前,计算模块还提供计算定义功能,用于选择算法、参数、精度、输出结果、结果保留形式等。
目前常见的计算类型包括如下:
①线性静力分析
②动态分析
③非线性分析(材料非线性,几何非线性,接触非线性)
④热分析
⑤流场分析
⑥电磁场分析
⑦曲屈分析