有限元建模方法

null第六章　有限元建模方法第六章　有限元建模方法Method of Finite Element ModelingCAD/CAE/CAM技术6.1 有限元建模概述 6.2 几何模型的建立 6.3 单元类型及单元特性 6.4 网格划分方法 6.5 边界条件定义6.1 有限元建模概述 6.2 几何模型的建立 6.3 单元类型及单元特性 6.4 网格划分方法 6.5 边界条件定义第六章　有限元建模方法nullKt {Pt} 结果处理、显示、分析 、 求单元应力、应变 载 荷 移 置 RK 边界条件定义 解线性方程组 总 刚 集 成 单 元 分 析 结 构 离 散 ke6.1 有限元建模概述一、有限元分析的三个阶段 nullmodelingPost-processing Solving(Calculating)Physical problem Or Design Evaluate Optimize modifyFinite element modelresults6.1 有限元建模概述nullModeling Affecting the result accuracy二、有限元建模的重要性 Affecting the calculating process High requirements for analysts time - consuming— a key stage in the process of finite element analysis6.1 有限元建模概述nullFinite element model Node data Element data Boundary condition dataInput dataInteraction with outside三、有限元模型的定义6.1 有限元建模概述nullnull四、有限元建模的基本原则 1 、保证精度原则6.1 有限元建模概述null四、有限元建模的基本原则 1 、保证精度原则6.1 有限元建模概述null四、有限元建模的基本原则 2、控制规模原则 1. 计算时间 2. 存储容量 3. 计算精度 4. 其 他 6.1 有限元建模概述null五、建模的一般 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 6.1 有限元建模概述nullExample of modelingCalculation: stress, deformation,reaction6.1 有限元建模概述null Plane stress structure Static analysis Linear分析问题定义6.1 有限元建模概述nullCAD model6.1 有限元建模概述nullElement type：3节点三角形平面应力单元单元类型选择6.1 有限元建模概述nullElement properties：材料特性：E, µ 单元厚度：t单元特性定义6.1 有限元建模概述null网格划分6.1 有限元建模概述null模 型 检 查 低质量单元 畸形单元 重合节点 重合单元6.1 有限元建模概述null固定约束集中力边界条件定义6.1 有限元建模概述nullModeling SolvingPost-processing6.1 有限元建模概述nulldeformation6.1 有限元建模概述nullStress distribution6.1 有限元建模概述nullReaction 6.1 有限元建模概述null6.2 几何模型的建立一、几何模型的定义 geometric description of analyzed objects providing geometric information for meshingnull6.2 几何模型的建立一、几何模型的定义Analyzed Objectnull6.2 几何模型的建立CAD 模型FEA几何模型null6.2 几何模型的建立null6.2 几何模型的建立二、形状处理方法 Actual shapeExtractingProcess the actual shapeGeometric modelnull1、降维处理3D2DSolid modelPlaneEasy to mesh6.2 几何模型的建立null6.2 几何模型的建立null2、细节简化 Ignore DetailsDetails—— relatively very small6.2 几何模型的建立null6.2 几何模型的建立nullConsiderations when ignoring details1. Stress magnitude at details2. What to Calculate6.2 几何模型的建立null6.2 几何模型的建立null3、局部结构的利用6.2 几何模型的建立null4、对称性的利用 对称轴6.2 几何模型的建立nullTypes of symmetryReflection symmetryCyclic symmetry1. 对称的基本形式 6.2 几何模型的建立nullReflection symmetry6.2 几何模型的建立null6.2 几何模型的建立nullCyclic symmetry6.2 几何模型的建立nullCyclic symmetry6.2 几何模型的建立null2. 对称面上的位移条件 （1）反射对称的位移条件 当载荷是对称载荷时，对称面上的位移条件为： 1) 垂直于对称面的移动位移分量为零； 2) 方向矢量平行于对称面的转动位移分量为零。 6.2 几何模型的建立null1) 垂直于对称面的移动位移分量为零； 2) 方向矢量平行于对称面的转动位移分量为零。6.2 几何模型的建立null 当载荷是逆对称载荷时，对称面上的位移条件为： 1) 平行于对称面的移动位移分量为零； 2) 方向矢量垂直于对称面的转动位移分量为零。 6.2 几何模型的建立null1) 平行于对称面的移动位移分量为零； 2) 方向矢量垂直于对称面的转动位移分量为零。6.2 几何模型的建立null(2) 周期对称的位移条件 6.2 几何模型的建立null6.3 单元类型及单元特性 一、单元类型null6.3 单元类型及单元特性 null1、一维、二维和三维单元 6.3 单元类型及单元特性 null2、线性、二次和三次单元 6.3 单元类型及单元特性 null3、传弯单元与非传弯单元 6.3 单元类型及单元特性 nullElementExternal shape: meshInternal data: properties二、单元特性（Element properties）6.3 单元类型及单元特性 nullelement propertiesmaterial propertiesphysical propertiescross-sectional propertieselement-related data6.3 单元类型及单元特性 null6.3 单元类型及单元特性 null1、材料特性 6.3 单元类型及单元特性 null2、物理特性 6.3 单元类型及单元特性 null3、截面特性 6.3 单元类型及单元特性 null4、单元相关几何数据 material orientation cross-section orientation rigid offset……6.3 单元类型及单元特性 nullaccuracytime一、网格划分原则 1、网格数量 (Number of mesh )6.4 网格划分方法 null6.4 网格划分方法 null6.4 网格划分方法 null2、网格疏密 （ relative density）Elements: 132 Max.stress: 300.60MPaElements: 84 Max.stress: 296.36MPa6.4 网格划分方法 null3、单元阶次 (Element order)6.4 网格划分方法 null4、网格质量 Mesh quality6.4 网格划分方法 null5、网格分界面和分界点6.4 网格划分方法 nullAutomatic meshingAdaptive meshingMeshingSemi-automatic meshing二、网格划分方法 6.4 网格划分方法 null1、半自动分网方法6.4 网格划分方法 null6.4 网格划分方法 null6.4 网格划分方法 null6.4 网格划分方法 null2、自动分网方法 自动分网的一般过程 6.4 网格划分方法 null3、自适应分网(Adaptive meshing)6.4 网格划分方法 null6.5 边界条件定义nullDisplacement Restraints1、位移约束的必要性 一、位移约束条件 6.5 边界条件定义null6.5 边界条件定义nullConcentrated LoadNodal Load二、载荷条件 1、集中载荷 6.5 边界条件定义nullDistributed Load2、分布载荷 6.5 边界条件定义null Volume Load三、体积力 6.5 边界条件定义nullTemperature Load4、温度载荷 6.5 边界条件定义nullThe end