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有限元分析的優點與應用

發布於:2017-12-16 15:52

有限元分析應用
      有限元法分析方法,是求解各種複雜數學物理問題的重要方法,是處理各種複雜工程問題的重要分析手段,也是進行科學研究的重要工具。它隨著20世紀50年代高速數字計算機的發展,而發展起來的,是計算機時代的產物,可以說是作為數值模擬技術最成功的方法。雖然有限元的概念早在40年代就有人提出,但由於當時計算機尚未出現,它並未受到人們的重視。隨著計算機技術的發展,有限元法在很多工程領域中不斷得到深入應用,可用有限元法解決的有關工程和數學領域內的典型問題包括結構分析、熱傳導、流體流動、質量傳輸和電磁電位等。實際上,在所有連續介質問題中,幾乎都可見到有限元法。
      有限元分析對於各種複雜的因素(如:複雜的幾何形狀任意的邊界條件,不均勻的材料特性,不同類型構件的組合等)都能靈活的考慮,而不會發生處理、求解上的困難。從單純的結構力學計算發展到求解許多物理場問題,由求解線性工程問題進展到分析非線性問題。隨著科學技術的發展,實踐證明這是一種非常有效的數值分析方法。從增強可視化的前置建模到後置數據處理功能,早期有限元分析軟件的研究重點在於推導新的高效率求解方法和高精度的單元。而隨著數值分析方法的逐步完善,尤其是計算機運算速度的飛速發展,整個計算係統用於求解運算的時間越來越少,而數據準備和運算結果的表現問題卻日益突出。在現在的工程工作站上,求解一個包含10萬個方程的有限元模型隻需要用幾十分鍾。但是如果用手工方式來建立這個模型,然後再處理大量的計算結果則需用幾周的時間。
      有限元分析在工程上較多用於解決各類大型複雜結構的強度、剛度、屈曲、模態、動力學、熱力學、非線性、(噪)聲學、流體一結構耦合、氣動、彈性、超單元、慣性釋放及結構優化等問題。有限元分析方法被廣泛地應用於石油化工、機械製造、能源、汽車交通、鐵道、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫學、輕工、地礦、水利、航空航天、日用家電等行業。
      有限元分析方法的主要優點表現在以下幾個方麵:
1、可使企業較大程度的減少設計成本;
2、縮短新產品設計和分析的循環周期;
3、增加新產品的性能和可靠性;
4、采用優化設計,降低材料的消耗,從而減低成本;
5、能夠使工程師在產品製造或工程施工前預先發現潛在的問題;
6、能夠模擬各種試驗方案,減少試驗時間和經費;
7、能夠對產品進行機械事故分析,查找事故原因。


                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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