計算機(jī)輔助工程分析讀書報告

1、計算機(jī)輔助工程分析技術(shù)讀書報告姓名：班級：學(xué)號：學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院日期：2012年12月29日成績： 摘要：彈性力學(xué)是固體力學(xué)的一個分支，是研究彈性體由于外力或溫度改變等原因而發(fā)生的應(yīng)力、應(yīng)變和位移。確定彈性體的各質(zhì)點應(yīng)力、應(yīng)變和位移的目的就是確定構(gòu)件設(shè)計中強(qiáng)度和剛度指標(biāo)，以此用來解決實際工程結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題。彈性力學(xué)需解決的是滿足邊界條件的高階多變量偏微分方程，在數(shù)學(xué)上求解困難，一般采用有限元法進(jìn)行分析。有限元分析的力學(xué)基礎(chǔ)是彈性力學(xué)，而方程求解的原理是采用加權(quán)殘值法或泛函極值原理，實現(xiàn)的方法是數(shù)值離散技術(shù)，最后的技術(shù)載體是有限元分析軟件（如ANSYS）。因此，有限元分析的主體

2、內(nèi)容包括：基本變量和力學(xué)方程、數(shù)學(xué)求解原理、離散結(jié)構(gòu)和連續(xù)體的有限元分析實現(xiàn)、各種應(yīng)用領(lǐng)域、分析中的建模技巧、分析實現(xiàn)的軟件平臺。關(guān)鍵詞： 彈性力學(xué) 有限元 計算機(jī)輔助工程分析1、 前言 工程分析是產(chǎn)品開發(fā)的基本任務(wù)之一，而CAE是CAD/CAM不可缺少的組成部分。彈性力學(xué)是工程分析中的一項重要內(nèi)容，用來解決實際工程結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題，同時也是有限元方法的力學(xué)基礎(chǔ)。而有限元分析方法是CAE中的一種重要手頓。計算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering)是指用計算機(jī)對工程和產(chǎn)品進(jìn)行性能與安全可靠性分析，模擬工程或產(chǎn)品未來的狀態(tài)和運行狀態(tài)，及早地發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，為

3、優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。準(zhǔn)確地說，CAE是指工程設(shè)計中的分析計算與分析仿真，具體包括工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設(shè)計、強(qiáng)度與壽命評估、運動/動力學(xué)仿真。 廣義地講,計算機(jī)輔助工程是有關(guān)設(shè)計制造、工程分析、仿真、實驗及信息分析處理,以及相應(yīng)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(DBMS)在內(nèi)的計算機(jī)輔助設(shè)計和生產(chǎn)的綜合系統(tǒng)。狹義地講,CAE主要是指CAE環(huán)節(jié)的工作和系統(tǒng)。CAE的核心技術(shù)為有限元分析技術(shù)，核心應(yīng)用是虛擬樣機(jī)。有限元方法是用于求解各類工程問題的一種數(shù)值計算方法。應(yīng)力分析之中的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、線性或非線性問題以及熱傳導(dǎo)、流體流動和電磁學(xué)中的問題都可以用有限元方法進(jìn)行分析。本報告主要介紹了計算機(jī)輔助工程分析技術(shù)

4、的主要內(nèi)容、相關(guān)技術(shù)、計算機(jī)輔助工程分析技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀、計算機(jī)輔助工程分析技術(shù)的發(fā)展趨勢，還介紹了彈性力學(xué)的基本理論、有限元法的原理、方法和特點及其舉例。2、 學(xué)習(xí)內(nèi)容1、 彈性力學(xué) 彈性力學(xué)是固體力學(xué)的一個分支，是研究彈性體由于外力或溫度改變等原因而發(fā)生的應(yīng)力、應(yīng)變和位移。確定彈性體的各質(zhì)點應(yīng)力、應(yīng)變和位移的目的就是確定構(gòu)件設(shè)計中強(qiáng)度和剛度指標(biāo)，以此用來解決實際工程結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題。彈性力學(xué)需解決的是滿足邊界條件的高階多變量偏微分方程，在數(shù)學(xué)上求解困難，一般采用有限元法進(jìn)行分析。同時，彈性力學(xué)也是有限元分析方法的力學(xué)基礎(chǔ)。1.1彈性力學(xué)的概念彈性力學(xué)：研究彈性體由于受外力、邊界

5、約束或溫度改變等原因而發(fā)生的應(yīng)力、形變和位移。為結(jié)構(gòu)物或其構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的計算提供必要的理論基礎(chǔ)和精確的計算方法。彈性力學(xué)是工程結(jié)構(gòu)分析的重要手段。尤其對于安全性和經(jīng)濟(jì)性要求很高的近代大型工程結(jié)構(gòu)，須用彈性力學(xué)方法進(jìn)行分析。基本概念：外力、應(yīng)力、應(yīng)變、位移。1.1.1外力（面力、體力） 面力:是分布于物體表面力，如靜水壓力，一物體與另一物體之間的接觸壓力等。單位面積上的表面力通常分解為平行于坐標(biāo)軸的三個成分，用記號 來表示。 體力：是分布于物體體積內(nèi)的外力，如重力、磁力、慣性力等。單位體積內(nèi)的體力亦可分解為三個成分，用記號 X、Y、Z 表示。1.1.2應(yīng)力 彈性體受外力以后，其內(nèi)部將

6、產(chǎn)生應(yīng)力。彈性體內(nèi)微小的平行六面體PABC，稱為體素，PA=dx，PB=dy，PC=dz，每一個面上的應(yīng)力分解為一個正應(yīng)力和兩個剪應(yīng)力，分別與三個坐標(biāo)軸平行。 （1）正應(yīng)力為了表明這個正應(yīng)力的作用面和作用方向，加上一個角碼，例如，正應(yīng)力x是作用在垂直于 x軸的面上同時也沿著 X 軸方向作用的。（2）剪應(yīng)力加上兩個角碼，前一個角碼表明作用面垂直于哪一個坐標(biāo)軸，后一個角碼表明作用方向沿著哪一個坐標(biāo)軸。例如，剪應(yīng)力xy是作用在垂直于 X 軸的面上而沿著 y 軸方向作用的。（3）應(yīng)力的正負(fù)如果某一個面上的外法線是沿著坐標(biāo)軸的正方向，這個面上的應(yīng)力就以沿坐標(biāo)軸正方向為正，沿坐標(biāo)軸負(fù)方向為負(fù)。相反，如果某

7、一個面上的外法線是沿著坐標(biāo)軸的負(fù)方向，這個面上的應(yīng)力就以沿坐標(biāo)軸的負(fù)方向為正，沿坐標(biāo)軸正方向為負(fù)。 1.1.3應(yīng)變(物體的變形程度) 應(yīng)變：體素的變形可以分為兩類：一類是長度的變化，一類是角度的變化。（1）線應(yīng)變(或稱正應(yīng)變)：任一線素的長度的變化與原有長度的比值。用符號 來表示。沿坐標(biāo)軸的線應(yīng)變，則加上相應(yīng)的角碼，分別用x、y、z來表示。當(dāng)線素伸長時，其線應(yīng)變?yōu)檎?。反之，線素縮短時，其線應(yīng)變?yōu)樨?fù)。這與正應(yīng)力的正負(fù)號規(guī)定相對應(yīng)。（2）角應(yīng)變（或剪應(yīng)變）：任意兩個原來彼此正交的線素，在變形后其夾角的變化值。用 符 號 來 表 示 。 兩 坐 標(biāo) 軸 之 間 的 角 應(yīng) 變 ， 則 加 上 相 應(yīng)

8、 的 角 碼 ， 分 別 用xy、yz、zx來表示。規(guī)定當(dāng)夾角變小時為正，變大時為負(fù)，與剪應(yīng)力的正負(fù)號規(guī)定相對應(yīng)(正的xy引起正的 xy)。 （3）應(yīng)變分量六個應(yīng)變分量的總體，可以用一個列矩陣 來表示： 1.1.4位移（物體變形后的位置）彈性體內(nèi)任意點的位移可由沿直接坐標(biāo)軸方向的三個位移分量 u, v, w 表示，用矩陣表示： 位移分量：1.2彈性力學(xué)的發(fā)展史（1） 發(fā)展初期（約于16601820），這段時期主要是通過實驗探索了物體的受力與變形之間的關(guān)系。（2） 理論基礎(chǔ)的建立（約于18211855），這段時間建立了線性彈性力學(xué)的基本理論，并對材料性質(zhì)進(jìn)行了深入的研究。（3） 線性理論的發(fā)展時

9、期（約于18541907），在這段時期數(shù)學(xué)家和力學(xué)家應(yīng)用已建立的線性彈性理論，去解決大量的工程實際問題，并由此推動了數(shù)學(xué)分析工作的進(jìn)展。（4） 彈性力學(xué)更深入的發(fā)展時期（1907-至今） 1907年以后，非線性彈性力學(xué)迅速地發(fā)展起來?？ㄩT（1907）提出了薄板的大撓度問題；卡門和錢學(xué)森提出了薄殼的非線性穩(wěn)定問題；力學(xué)工作者還提出了大應(yīng)變問題，非線性材料問題（如塑性力學(xué)等）等等。1.3彈性力學(xué)中的基本假定 （1） 物體是連續(xù)的，亦即物體整個體積內(nèi)部被組成這種物體的介質(zhì)填滿，不留任何空隙。這樣，物體內(nèi)的一些物理量，如應(yīng)力、應(yīng)變、位移等等才可以用坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)來表示。（2） 物體是完全彈性的，亦即當(dāng)

10、使物體產(chǎn)生變形的外力被除去以后，物體能夠完全恢復(fù)原形，而不留任何殘余變形。這樣，當(dāng)溫度不變時，物體在任一瞬時的形狀完全決定于它在這一瞬時所受的外力，與它過去的受力情況無關(guān)。（3） 物體是均勻的，也就是說整個物體是由同一種材料組成的。這樣，整個物體的所有各部分才具有相同的物理性質(zhì)，因而物體的彈性常數(shù)(彈性模量和波桑系數(shù))才不隨位置坐標(biāo)而變。（4） 物體是各向同性的，也就是說物體內(nèi)每一點各個不同方向的物理性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)都是相同的。（5） 物體的變形是微小的，亦即當(dāng)物體受力以后，整個物體所有各點的位移都遠(yuǎn)小于物體的原有尺寸，因而應(yīng)變和轉(zhuǎn)角都遠(yuǎn)小于1，這樣，在考慮物體變形以后的平衡狀態(tài)時，可以用變形前

11、的尺寸來代替變形后的尺寸，而不致有顯著的誤差；并且，在考慮物體的變形時，應(yīng)變和轉(zhuǎn)角的平方項或乘積項都可以略去不計，這就使得彈性力學(xué)中的微分方程都成為線性方程。 1.4彈性力學(xué)中的平面問題和空間問題彈性力學(xué)可分為平面問題和空間問題，嚴(yán)格地說，任何一個彈性體都是空間物體，一般的外力都是空間力系，因而任何實際問題都是空間問題，都必須考慮所有的位移分量、應(yīng)變分量和應(yīng)力分量。但是，如果所考慮的彈性體具有特殊的形狀，并且承受的是特殊外力，就有可能把空間問題簡化為近似的平面問題，只考慮部分的位移分量、應(yīng)變分量和應(yīng)力分量即可。1.4.1平面應(yīng)力問題 厚度為t的很薄的均勻木板。只在邊緣上受到平行于板面且不沿厚度

12、變化的面力，同時，體力也平行于板面且不沿厚度變化。 以薄板的中面為xy面，以垂直于中面的任一直線為Z軸。由于薄板兩表面上沒有垂直和平行于板面的外力，所以板面上各點均有：另外由于平板很薄，外力又不沿厚度變化，可認(rèn)為在整個薄板內(nèi)各點均有： 于是，在六個應(yīng)力分量中，只需要研究剩下的平行于XOY平面的三個應(yīng)力分量，所以稱為平面應(yīng)力問題。1.4.2空間應(yīng)力問題 空間狀態(tài)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系稱為廣義虎克定律。將應(yīng)變分量表為應(yīng)力分量的函數(shù)，可稱為物理方程的第一種形式。若將改寫成應(yīng)力分量表為應(yīng)變分量的函數(shù)的形式，可得物理方程的第二種形式。 力學(xué)解決的是在外力作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，即求內(nèi)力與變形； 力學(xué)需要解決三方面的問

13、題：(1)材料本構(gòu)關(guān)系，它解決的是應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，對于彈性力學(xué)而言是線彈性的，滿足虎克定律；二維平面應(yīng)力與平面應(yīng)變的本構(gòu)(物理)方程是三維塊體的特殊形式；(2)幾何關(guān)系：應(yīng)變與位移之間的關(guān)系；(3)平衡方程：內(nèi)外力之間的平衡關(guān)系。如何建立外力與變形的關(guān)系，如下可知： 外力<=平衡=>內(nèi)力<=本構(gòu)=>應(yīng)變<=幾何=>變形 ，為了消除剛體位移，還要引入邊界條件，至此彈性力學(xué)問題變成了數(shù)學(xué)的偏微分方程，但直接求解還是有相當(dāng)難度的；半解析法還是需要一些力學(xué)分析。 彈性力學(xué)有大部分內(nèi)容是涉及求解的，如平面應(yīng)力(變)、軸對稱、空間問題講的都是解法。2、有限元基本理

14、論2.1有限元法的概念有限元法是把一個連續(xù)體分割成有限個單元，即把一個復(fù)雜結(jié)構(gòu)看成由若干通過結(jié)點相連的單元組成的整體，先進(jìn)行單元分析，然后再把這些單元組合起來代表原來的結(jié)構(gòu)?？梢哉f，有限元法的實質(zhì)就是先化整為零、再積零為整的方法。有限元分析（FEA）是以計算機(jī)為工具的數(shù)值計算分析方法，是CAE的重要組成部分，CAE的應(yīng)用首先是從有限元分析開始的。 有限元法是一種數(shù)值離散化方法，根據(jù)變分原理進(jìn)行數(shù)值求解。有限元法的基本思想是：在對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和受力分析的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)加以簡化，利用離散化方法把簡化后的連續(xù)結(jié)構(gòu)看成是由許多有限大小、彼此只在有限個節(jié)點處相連接的有限單元的組體。然后，從單元分

15、析入手，先建立每個單元的剛度方程，再通過組合各單元，得到整體結(jié)構(gòu)的平衡方程組（也稱總體剛度方程），最終引入邊界條件并對平衡方程組進(jìn)行求解，便可得到問題的數(shù)值近似解。2.2有限元法的基本思想有限元法是根據(jù)變分原理求解數(shù)學(xué)物理問題的數(shù)值計算方法。從數(shù)學(xué)角度看，有限元分析方法是將一個偏微分方程化成一個代數(shù)方程組，利用計算機(jī)求解的方法。有限元法的基礎(chǔ)：結(jié)構(gòu)離散和分片插值?；舅枷耄簩⑦B續(xù)體看成是有限個部分（有限元）的集合體，其性態(tài)由有限個參數(shù)所規(guī)定，在求解離散有限元的集合體時，其有限單元應(yīng)滿足連續(xù)體所遵循的規(guī)則。有限元法是將連續(xù)體的結(jié)構(gòu)模型分解成數(shù)目有限的小單元（有限元）。有限元彼此之間通過有限個結(jié)點

16、互相聯(lián)結(jié)，在各結(jié)點上引入等效力代替作用在單元上的外力，通過計算這些單元陣點力和位移之間的關(guān)系來解決連續(xù)體的力學(xué)問題。有限元法的實質(zhì)是將無限個自由度的連續(xù)體理想化為只有有限個自由度的單元集合體，使復(fù)雜問題簡化為適合于數(shù)值解法的結(jié)構(gòu)型問題。2.3有限元法的基本步驟有限元法的分析過程可以概括為以下七個步驟：（）結(jié)構(gòu)的離散化（）選擇位移模式（）分析單元力學(xué)特性，建立單元剛度矩陣（）集合所有的平衡方程，建立整個結(jié)構(gòu)的平衡方程（）邊界條件處理（）求解未知節(jié)點位移、計算單元應(yīng)力（）整理計算結(jié)果，作可視化處理2.4有限元法的優(yōu)點（）淺顯易懂，可通過非常直觀+的物理解釋來理解，也可以建立基于嚴(yán)格數(shù)學(xué)分析的理論。

17、（）有很強(qiáng)的適用性，運用范圍十分廣泛。幾乎適用于所有的連續(xù)介質(zhì)和場問題，如應(yīng)力分析中的非勻質(zhì)材料、各向異性材料、非線形本構(gòu)關(guān)系以及復(fù)雜邊界條件問題，熱導(dǎo)體、流體力學(xué)及電磁場問題。（）可以采用矩陣表達(dá)，便于編制計算機(jī)程序。2.5單元類型選擇的基本原則 所選單元類型應(yīng)對結(jié)構(gòu)的幾何形狀有良好的逼近程度。要真實地反映分析對象的工作狀態(tài)。根據(jù)計算精度的要求，并考慮計算工作量的大小，適當(dāng)選用線性或高次單元。 桿狀單元：一般把截面尺寸遠(yuǎn)小于其軸向尺寸的構(gòu)件稱為桿狀構(gòu)件。桿狀構(gòu)件通常用桿狀單元來描述。一般還應(yīng)分為桿單元和梁單元兩種形式。A 桿單元有兩個節(jié)點，每個節(jié)點僅有一個軸向自由度，因而它只能承受軸向拉壓載

18、荷。常見的鉸接垳架，通常就使用這種單元來處理。B 平面梁單元也只有兩個節(jié)點，每個節(jié)點在圖示平面內(nèi)具有三個自由度，即橫向自由度、軸向自由度和轉(zhuǎn)動自由度，該單元可以承受彎矩切向力和軸向力。空間梁單元實際是平面梁單元向空間的推廣。因而單元的每個節(jié)點具有六個自由度，當(dāng)梁截面的高度大于1/5長度時，一般要考慮剪切應(yīng)變對撓度的影響，通常的方法是對梁單元的剛度矩陣進(jìn)行修正。薄板構(gòu)件一般是指厚度遠(yuǎn)小于其輪廓尺寸的構(gòu)件。薄板單元主要用于薄板構(gòu)件的處理，按其承載能力又可分為平面單元、彎曲單元和薄殼單元三種。常用的平面單元有三角形單元和矩形單元兩種，它們分別有三個和四個節(jié)點，每個節(jié)點有兩個面內(nèi)平動自由度，這類單元不

19、能承受彎曲載荷。薄板彎曲單元主要承受橫向載荷和繞兩個水平軸的彎矩，它也有三角形和矩形兩種單元形式，分別具有三個和四個節(jié)點，每個節(jié)點都有一個橫向自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度。薄殼單元實際上是平面單元和薄板彎曲單元的組合，它的每個節(jié)點既可承受面內(nèi)的作用力，又可承受橫向載荷和繞水平軸的彎矩。比較接近實際。 多面體單元：是平面單元的推廣。屬于三維單元，分別有4個和8個節(jié)點，每個節(jié)點有三個沿坐標(biāo)軸方向的自由度。多面體單元可用于對三維實體結(jié)構(gòu)的有限元分析。 等參單元：在有限元法中，單元內(nèi)任意一點的位移是用節(jié)點位移進(jìn)行產(chǎn)值求得的，其位移插值函數(shù)一般稱為形函數(shù)。如果單元內(nèi)任一點的坐標(biāo)值也用同一形函數(shù)，按節(jié)點坐標(biāo)進(jìn)行

20、插值來描述，那么這種單元就稱為等參單元。優(yōu)點：它可用于模擬任意曲線或曲面邊界，其分析計算的精度較高。2.6 CAE軟件工程分析過程應(yīng)用CAE軟件對工程或產(chǎn)品進(jìn)行性能分析和模擬時，一般要經(jīng)歷如下過程：前處理：應(yīng)用圖形軟件對工程或產(chǎn)品進(jìn)行實體建模，進(jìn)而建立有限元分析模型。有限元分析：針對有限元模型進(jìn)行單元分析、有限元系統(tǒng)組裝、有限元系統(tǒng)求解以及有限元結(jié)果生成。后處理：根據(jù)工程或產(chǎn)品模型與設(shè)計要求，對有限元分析結(jié)果進(jìn)行用戶所要求的加工、檢查，并以圖形方式提供給用戶，輔助用戶判定計算結(jié)果與設(shè)計方案的合理性。2.7有限元分析的應(yīng)用領(lǐng)域（）機(jī)構(gòu)振動的有限元分析（模態(tài)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析、簡諧響應(yīng)分析、隨機(jī)

21、譜分析等）（）彈塑性問題的有限元分析（涉及屈服準(zhǔn)則、塑性流動法則、塑性強(qiáng)化準(zhǔn)則等）（）傳熱與熱應(yīng)力問題的有限元分析3、 總結(jié) 有限單元法最初作為結(jié)構(gòu)力學(xué)位移法的拓展，它的基本思路就是將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)看成有限個單元僅在結(jié)點處連接的整體，首先對每一個單元分析其特性，建立相關(guān)物理量之間的相互聯(lián)系。然后，依據(jù)單元之間的聯(lián)系，再將各單元組裝成整體，從而獲得整體特性方程，再應(yīng)用方程相應(yīng)的解法，即可完成整個問題的分析。這種先“化整為零”，然后再“集零為整”和“化未知未已知”的研究方法，是有普遍意義的。有限元法是目前工程分析系統(tǒng)中使用最多、分析計算能力最強(qiáng)、應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種方法。有限元法是一種數(shù)值近似解法, 可

22、以處理任意復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu), 且計算精度高。簡單地講, 有限元法是將所要計算的復(fù)雜結(jié)構(gòu)劃分為有限的許多有規(guī)則的小塊, 稱為單元。每個單元都有易于計算的簡單形狀, 如矩形、三角形等。單元之間通過有限個節(jié)點相互連接。系統(tǒng)對每個單元都建立單元剛度方程, 并建立結(jié)構(gòu)總體的剛度方程。由結(jié)構(gòu)的邊界條件進(jìn)行求解, 得出結(jié)構(gòu)中各個位置的參數(shù)值。有限元法的應(yīng)用領(lǐng)非常廣, 如應(yīng)力、位移、機(jī)械載荷、慣性力計算溫度荷載、傳熱分析動力計算中的模態(tài)、頻率響應(yīng)、隨機(jī)響應(yīng)計算等各種非線形分析、疲勞分析、流體力學(xué)分析、電磁場分析等。 進(jìn)行有限元計算主要包括建立幾何模型、劃分單元網(wǎng)格、計算、結(jié)果顯示等幾個步驟。進(jìn)行有限元計算所采用

23、的幾何模型通常不用于實際的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。因為實際的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中有許多性能沒有多大影響的復(fù)雜細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu), 如圓角、連接孔等。而這些結(jié)構(gòu)在有限元計算中卻非常復(fù)雜, 需要占用大量的時間進(jìn)行計算。因此, 在進(jìn)行有限計算時,需要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工作特點、求解內(nèi)容等因素,建立有限元計算的幾何模型。這種模型形式上可能與實際的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有很大的差異, 但在性能和工作特性上能保持與所設(shè)計產(chǎn)品的等同性?？梢圆捎萌S造型的實體模型, 通過簡化抽象建立有限元分析的幾何模型。當(dāng)然, 這種模型的簡化、抽象, 需要一定的計算、設(shè)計經(jīng)驗, 才能保證簡化的模型能反映實際的產(chǎn)品性能。在建立幾何模型的同時還需要設(shè)置模型的材料特性, 如各向同

24、性, 各向異性等, 并通過材料特性表來表示模型中各個位置的特性參數(shù)。選擇單元類型, 進(jìn)行結(jié)構(gòu)的單元網(wǎng)格劃分是由前置處理器完成的。需要根據(jù)計類型和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)采用不同類型的單元。通常的單元類型包括桿單元、梁單元、板單元, 多面體單元、薄殼單元等。不同的分析系統(tǒng)所提供的單元類型不同。單元網(wǎng)格劃分是由系統(tǒng)自動完成的。根據(jù)所選的單元類型, 系統(tǒng)自動根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行網(wǎng)格劃分。一些系統(tǒng)具有自適應(yīng)網(wǎng)格劃分功能, 即對結(jié)構(gòu)復(fù)雜或載集中的局部能夠自動采用適合的單元形狀和大小進(jìn)行自適網(wǎng)格細(xì)化, 以提高計算的精度。在網(wǎng)格劃分過程中用戶可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格更改、調(diào)整網(wǎng)格密度等工作, 使計算的結(jié)果更加精確。在進(jìn)行求解前還需要

25、根據(jù)實際的工作狀態(tài)設(shè)置模型的邊界條件, 包括載荷條件和位移約束條件。有限元計算的結(jié)果通過后置處理程序進(jìn)行顯示, 以表達(dá)在各個位置節(jié)點的計算結(jié)果。如采用不同顏色的區(qū)域表示。8CAE 技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已達(dá)到了較為成熟的階段，工業(yè)化應(yīng)用已相當(dāng)普遍。但是在我國CAE 技術(shù)還有待進(jìn)一步開發(fā)，應(yīng)用程度還較低。我國的工業(yè)界要想在激烈的國際市場競爭中占有一席之地，就必須跟上現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對CAE 技術(shù)予以足夠的重視。在未來，CAE 技術(shù)水平的提高將對增強(qiáng)我國工業(yè)界的市場競爭能力，發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)發(fā)揮重要作用。4、 心得體會 當(dāng)今社會，科技的發(fā)展突飛猛進(jìn)，機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域也發(fā)生了深刻的變化。計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，直接滲透到平面設(shè)計的全過程，而且也成為了工程分析中必不可少的有力工具。CAD、CAM、CAE、CAPP的相繼出現(xiàn)，計算機(jī)毫無爭議地成為了工程設(shè)計和工程分析中的智能利器。計算機(jī)的智能、高效、精確，發(fā)揮著人不可替代的角色，如今，