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结构优化有限元分析的理论基础和基本流程

来源:
时间: 2021-08-20

众所周知,世界上的事物或者过程都可以进行部分分解,整体作为每个小不等的有机统一,是具有一定的结构的。结构之间互相联系作用就让事物的整体具有了一定的属性和规律。结构优化有限元分析的原理,正是基于这个大前提。这不是一个简单的拆分和组合的关系,是一个复杂的工艺结构关系。

结构优化有限元分析.png

理论基础

首先我们需要明确一个概念,有限元的元,是指代什么?Element即单元,是有限元的另一常规称呼。在结构分析的过程中,结构会被分成有限个单元。这就是有限元的来源。单元之间会存在某些关系,一般是通过Node(节点)进行结构之间的连接。所以通过以上我们可以知道,单元和节点这两个概念就是形成有限元模型的基础单位。随着科技的不断发展,目前已经有许许多多的工具进行这一分析,也被大量用在工业及理论学习上。

基本流程

对其进行分析首先是要有限元网络的离散,然后进行位移差值函数的选取形成位移场。之后形成单元刚度矩阵(即变分原理),再合成总体刚度矩阵。引入一定的边界条件之后就能求解线性方程得到节点位移数据,根据数据得到相对应的应力、应变(内力)。为了让有限元的模型更加有效地逼近实际体,需要考虑的还包括了单元的形状和划分节点网络的方案(如数目、位置、自由度等等)。

Partly determines the whole(部分决定整体),在产品设计中,结构优化有限元分析是进行多方位考虑,对结构进行校核和优化的必要手段,这一方法在工业运用中较为广泛。经过这一设计,产品更加具有全面性和可靠性,也拥有更加高的市场竞争力。

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