有限元建模方法

有限元建模方法第一页，共八十三页，2022年，8月28日2.1有限元建模概述

2.2几何模型的建立

2.3单元类型及单元特性

2.4网格划分方法

2.5边界条件定义主要内容第二页，共八十三页，2022年，8月28日2.1有限元建模概述第三页，共八十三页，2022年，8月28日

结果处理、显示、分析

、

求单元应力、应变

载荷移置

RK

边界条件定义

解线性方程组

总刚集成

单元分析

结构离散

ke前处理pre-processing求解solving后处理Post-processing一、有限元分析的三个阶段

第四页，共八十三页，2022年，8月28日建模后期处理求解（计算）物理问题或设计模型修改或优化有限元模型结果第五页，共八十三页，2022年，8月28日建模Affectingtheresultaccuracy二、有限元建模的重要性

AffectingthecalculatingprocessHighrequirementsforanalyststime-consuming—是有限元分析过程中的关键步骤第六页，共八十三页，2022年，8月28日FiniteelementmodelNodedataElementdataBoundaryconditiondatasolversInputdataShapeandmaterial

Interactionwithoutside三、有限元模型的定义第七页，共八十三页，2022年，8月28日有限元模型节点数据单元数据边界条件数据节点编号坐标值坐标参考系代码位移参考系代码节点总数单元编号单元节点编号单元材料特性码单元物理特性值码单元截面特性位移约束数据载荷条件数据

热边界条件数据码其它边界条件数据码相关几何数据第八页，共八十三页，2022年，8月28日四、有限元建模的基本原则

1、保证精度原则单元数量最大变形第九页，共八十三页，2022年，8月28日单元数量最大变形一次单元二次单元真实解第十页，共八十三页，2022年，8月28日2、控制规模原则

1）计算时间

2）存储容量3）计算精度

4）其他第十一页，共八十三页，2022年，8月28日测试分析问题定义有限元模型实际结构设计方案几何模型建立单元类型选择单元特性定义网格划分模型检查边界条件定义软件单元库计算结果比较模型修正五、建模的一般步骤

第十二页，共八十三页，2022年，8月28日ExampleofmodelingfixedCalculation:stress,deformation,reaction第十三页，共八十三页，2022年，8月28日PlanestressstructureStaticanalysisLinear分析问题定义第十四页，共八十三页，2022年，8月28日CADmodeldetailsignoredGeometricmodelforFEA第十五页，共八十三页，2022年，8月28日Elementtype：3节点三角形平面应力单元单元类型选择第十六页，共八十三页，2022年，8月28日Elementproperties：材料特性：E,µ单元厚度：t单元特性定义第十七页，共八十三页，2022年，8月28日网格划分第十八页，共八十三页，2022年，8月28日模型检查

低质量单元畸形单元重合节点重合单元第十九页，共八十三页，2022年，8月28日固定约束集中力边界条件定义第二十页，共八十三页，2022年，8月28日Modeling SolvingPost-processing第二十一页，共八十三页，2022年，8月28日deformation第二十二页，共八十三页，2022年，8月28日Stressdistribution第二十三页，共八十三页，2022年，8月28日Reaction第二十四页，共八十三页，2022年，8月28日2.2几何模型的建立第二十五页，共八十三页，2022年，8月28日一、几何模型的定义geometricdescriptionofanalyzedobjectsprovidinggeometricinformationformeshing第二十六页，共八十三页，2022年，8月28日AnalyzedObjectMeshingGeometricmodeldomain第二十七页，共八十三页，2022年，8月28日CAD模型FEA几何模型第二十八页，共八十三页，2022年，8月28日结构类型几何模型型式平面（应力、应变）问题表面模型轴对称问题空间问题实体模型杆件结构线框模型薄板弯曲问题表面模型薄壳问题轴对称薄壳问题线框模型第二十九页，共八十三页，2022年，8月28日二、形状处理方法

ActualshapeExtractingProcesstheactualshapeGeometricmodel第三十页，共八十三页，2022年，8月28日1、降维处理3D2DSimplifySolidmodelPlaneEasytomesh第三十一页，共八十三页，2022年，8月28日第三十二页，共八十三页，2022年，8月28日2、细节简化IgnoreDetailsDetailsAffectingsizeandrelativedensityofmesh——

relativelyverysmall第三十三页，共八十三页，2022年，8月28日第三十四页，共八十三页，2022年，8月28日Considerationswhenignoringdetails1.Stressmagnitudeatdetails2.WhattoCalculate第三十五页，共八十三页，2022年，8月28日第三十六页，共八十三页，2022年，8月28日3、局部结构的利用第三十七页，共八十三页，2022年，8月28日4、对称性的利用对称轴第三十八页，共八十三页，2022年，8月28日TypesofsymmetryReflectionsymmetryCyclicsymmetry1）对称的基本形式

第三十九页，共八十三页，2022年，8月28日Reflectionsymmetry第四十页，共八十三页，2022年，8月28日第四十一页，共八十三页，2022年，8月28日Cyclicsymmetry第四十二页，共八十三页，2022年，8月28日Cyclicsymmetry第四十三页，共八十三页，2022年，8月28日2）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。第四十四页，共八十三页，2022年，8月28日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。第四十五页，共八十三页，2022年，8月28日

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。

第四十六页，共八十三页，2022年，8月28日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。第四十七页，共八十三页，2022年，8月28日(2)周期对称的位移条件

(i=1，2，3，4，5)

第四十八页，共八十三页，2022年，8月28日2.3单元类型及单元特性第四十九页，共八十三页，2022年，8月28日一、单元类型第五十页，共八十三页，2022年，8月28日单元名称维数节点自由度应用平面应力单元Planestresselement22个移动自由度平面应力结构平面应变单元Planestrainelement22个移动自由度平面应变结构空间实体单元Solidelement33个移动自由度空间任意三维结构轴对称实体单元Axisymmetricsolidelement22个移动自由度空间轴对称结构板单元Plateelement23个移动自由度3个转动自由度平板结构壳单元Shellelement23个移动自由度3个转动自由度曲面壳体轴对称壳单元Axisymmetricshellelement12个移动自由度1个转动自由度轴对称曲面壳体杆单元Rodelement13个移动自由度（平面杆单元2个）桁杆结构梁单元Beamelement13个移动自由度（平面梁2个）3个转动自由度（平面梁1个）梁结构弹簧单元Springelement13个移动自由度（平面2个）3个转动自由度（平面1个）弹簧结构单元类型第五十一页，共八十三页，2022年，8月28日1、一维、二维和三维单元第五十二页，共八十三页，2022年，8月28日2、线性、二次和三次单元第五十三页，共八十三页，2022年，8月28日3、传弯矩单元与非传弯矩单元第五十四页，共八十三页，2022年，8月28日ElementExternalshape:meshInternaldata:properties二、单元特性（Elementproperties）第五十五页，共八十三页，2022年，8月28日elementpropertiesmaterialpropertiesphysicalpropertiescross-sectionalpropertieselement-relateddata第五十六页，共八十三页，2022年，8月28日第五十七页，共八十三页，2022年，8月28日1、材料特性

第五十八页，共八十三页，2022年，8月28日2、物理特性

第五十九页，共八十三页，2022年，8月28日3、截面特性

第六十页，共八十三页，2022年，8月28日4、单元相关几何数据

materialorientation

cross-sectionorientationrigidoffset……第六十一页，共八十三页，2022年，8月28日2.4网格划分方法第六十二页，共八十三页，2022年，8月28日accuracytime一、网格划分原则

1、网格数量

(Numberofmesh)第六十三页，共八十三页，2022年，8月28日第六十四页，共八十三页，2022年，8月28日第六十五页，共八十三页，2022年，8月28日2、网格疏密

（relativedensity）Elements:132Max.stress:300.60MPaElements:84Max.stress:296.36MPa第六十六页，共八十三页，2022年，8月28日3、单元阶次

(Elementorder)第六十七页，共八十三页，2022年，8月28日4、网格质量

Meshquality第六十八页，共八十三页，2022年，8月28日5、网格分界面和分界点第六十九页，共八十三页，2022年，8月28日AutomaticmeshingAdaptivemeshingMeshingSemi-automaticmeshing二、网格划分方法第七十页，共八十三页，2022年，8月28日1、半自动分网方法第七十一页，共八十三页，2022年，8月28日第七十二页，共八十三页，2022年，8月28日第七十三页，共八十三页，2022年，8月28日第七十四页，共八十三页，2022年，8月28日2、自动分网方法自动分网的一般过程

第七十五页，共八十三页，2022年，8月28日3、自适应分网(Adaptivemeshing)第七十六页，共八十三页，2022年，8月28日2.5边界条件定义第七十七页，共八十三页，2022年，8月28日DisplacementRestrai