有限元計算

有限元計算離散化

首先是將需要分析的模型離散化，離散化是指將連續(xù)的彈性體劃分成有限個單元組成的離散體，并把作用力按等效原則移置到各節(jié)點上 。

有限元計算單元分析

接著進行單元分析，了解一個單元里節(jié)點力和節(jié)點位移的關(guān)系。單元分析的任務(wù)是通過節(jié)點位移來表示單元內(nèi)部任一點的位移，從而建立起節(jié)點力和節(jié)點位移之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 。

有限元計算單元綜合

最后是單元綜合，即利用節(jié)點平衡方程式，在已知節(jié)點力的情況下，聯(lián)系邊界條件，求出節(jié)點位移，然后求得各單元應(yīng)力或節(jié)點應(yīng)力。

因為節(jié)點數(shù)可以從幾個到幾百個、上千個，所以有限元計算中必需應(yīng)用計算機 。

計算模塊由一系列計算程序組成，計算程序又稱求解器(solver)。每個求解器完成特定類型的計算。因此，求解器越多，系統(tǒng)功能越豐富。在有限元模型提交計算以前，計算模塊還提供計算定義功能，用于選擇算法、參數(shù)、精度、輸出結(jié)果、結(jié)果保留形式等。

目前常見的計算類型包括如下：

①線性靜力分析

②動態(tài)分析

③非線性分析(材料非線性，幾何非線性，接觸非線性)

④熱分析

⑤流場分析

⑥電磁場分析

⑦曲屈分析2100433B

有限元計算的任務(wù)是基于有限元模型完成有關(guān)的數(shù)值計算，并輸出需要的計算結(jié)果。它的主要工作包括單元和總體矩陣的形成、邊界條件的處理和特性方程的求解，由于計算的運算量非常大，所以這部分工作由計算機完成。除計算前需要對計算方法、計算內(nèi)容、計算參數(shù)和工況條件等進行必要的設(shè)置和選擇外，一般不需要人的干預(yù)。

有限元結(jié)構(gòu)分析在大型工程計算中至今仍居重要地位．本書系統(tǒng)地論述了有限元方程組形成和求解的各個步驟的并行計算格式和并行程序設(shè)計技巧，著重介紹了有限元分析的并行計算、大型稀疏有限元方程組直按照法的并行處理、大型稀疏線性方程組預(yù)處理并把梯度法的并行處理、矩陣向見積的并行計還，還概括了近年來有關(guān)研究的主要成果，是一部具有較高理論水平和實用價值的著作。

有限元分析軟件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四個比較知名比較大的公司，其中ADINA、ABAQUS在非線性分析方面有較強的能力目前是業(yè)內(nèi)最認(rèn)可的兩款有限元分析軟件，ANSYS、MSC進入中國比較早所以在國內(nèi)知名度高應(yīng)用廣泛。目前在多物理場耦合方面幾大公司都可以做到結(jié)構(gòu)、流體、熱的耦合分析，但是除ADINA以外其它三個必須與別的軟件搭配進行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的軟件只有ADINA。

內(nèi)容簡介

內(nèi) 容 簡 介 本書是有限元法在電氣工程應(yīng)用方面的專門著作。詳盡系統(tǒng)地介紹了有限元法 電磁計算的基本原理，求解過程和實際應(yīng)用。著重表現(xiàn)了某些方法的應(yīng)用技巧及應(yīng) 用舉例，具有獨到之處。全面地介紹了國外近年來推出的有限元法電磁計算商業(yè)化 軟件，及進一步擴大這些軟件包功能的解后處理方法，有新穎性和開創(chuàng)性。完整地 論述了有限元法電磁計算研究方面的前沿性發(fā)展和課題，具有一定的領(lǐng)先作用。 張榴晨，1960年5月1日 生。1991年9月獲加拿大皇后大 學(xué)電氣工程博士。現(xiàn)為加拿大紐 布朗斯維克大學(xué)電氣工程系助理 教授。長期從事電機、電磁場數(shù)值 計算、電力電子等領(lǐng)域的有關(guān)研 究和教學(xué)工作。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文 32篇，有一譯著，并持有兩項專 利。1993年曾受鐵道部專門邀請 來華作短期講座“有限元法在電 機設(shè)計中的應(yīng)用”。 徐松，1961年10月12日 生。1989年6月獲清華大學(xué)電氣 工程博士?，F(xiàn)為中國科學(xué)院電工 研究所副研究員、電機研究室副 主任，中國科技大學(xué)研究生院兼 職副教授。從事過電機、電力電 子、電力系統(tǒng)、電磁場數(shù)值計算等 領(lǐng)域的有關(guān)研究和教學(xué)工作。已 發(fā)表學(xué)術(shù)論文24篇。2100433B