1、第六章 有限元建模方法,Method of Finite Element Modeling,CAD/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,第六章 有限元建模方法,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,ke,6.1 有限元建模概述,一、有限元分析的三个阶段,modeling,Post-processing,Solving(Calculating),Physical problem
2、 Or Design,EvaluateOptimize modify,Finite element model,results,6.1 有限元建模概述,Modeling,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 analysis,6.1 有限元建模概述,Finite element model,Nod
3、e data,Element data,Boundary condition data,Input data,Interaction with outside,三、有限元模型的定义,6.1 有限元建模概述,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,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,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,五、建模的一般步骤,6.1 有限元建模概述,Example of modeling,Calculation: stress,
4、 deformation,reaction,6.1 有限元建模概述,Plane stress structureStatic analysisLinear,分析问题定义,6.1 有限元建模概述,CAD model,6.1 有限元建模概述,Element 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,Element properties：,材料特性：E, 单元厚度：t,单元特性定义,6.1 有限元建模概述,网格划分,6.1 有限元建模概述,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,固定约束,集中力,边界条件定义,6.1 有限元建模概
5、述,Modeling,Solving,Post-processing,6.1 有限元建模概述,deformation,6.1 有限元建模概述,Stress distribution,6.1 有限元建模概述,Reaction,6.1 有限元建模概述,6.2 几何模型的建立,一、几何模型的定义,geometric description of analyzed objects,providing geometric information for meshing,6.2 几何模型的建立,一、几何模型的定义,Analyzed Object,6.2 几何模型的建立,CAD 模型,FEA几何模型,6.2
6、 几何模型的建立,6.2 几何模型的建立,二、形状处理方法,Actual shape,Extracting,Process the actual shape,Geometric model,1、降维处理,3D,2D,Solid model,Plane,Easy to mesh,6.2 几何模型的建立,6.2 几何模型的建立,2、细节简化,Ignore Details,Details, relatively very small,6.2 几何模型的建立,6.2 几何模型的建立,Considerations when ignoring details,1. Stress magnitude at
7、details,2. What to Calculate,6.2 几何模型的建立,6.2 几何模型的建立,3、局部结构的利用,6.2 几何模型的建立,4、对称性的利用,对称轴,6.2 几何模型的建立,Types of symmetry,Reflection symmetry,Cyclic symmetry,1. 对称的基本形式,6.2 几何模型的建立,Reflection symmetry,6.2 几何模型的建立,6.2 几何模型的建立,Cyclic symmetry,6.2 几何模型的建立,Cyclic symmetry,6.2 几何模型的建立,2. 对称面上的位移条件,（1）反射对称的位移
8、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,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,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,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,(2) 周期对称的位移条件,6.2 几何模型的建立,6.3 单元类
9、型及单元特性,一、单元类型,6.3 单元类型及单元特性,1、一维、二维和三维单元,6.3 单元类型及单元特性,2、线性、二次和三次单元,6.3 单元类型及单元特性,3、传弯单元与非传弯单元,6.3 单元类型及单元特性,Element,External shape: mesh,Internal data: properties,二、单元特性（Element properties）,6.3 单元类型及单元特性,element properties,material properties,physical properties,cross-sectional properties,element-r
10、elated data,6.3 单元类型及单元特性,6.3 单元类型及单元特性,1、材料特性,6.3 单元类型及单元特性,2、物理特性,6.3 单元类型及单元特性,3、截面特性,6.3 单元类型及单元特性,4、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,accuracy,time,一、网格划分原则,1、网格数量 (Number of mesh ),6.4 网格划分方法,6.4 网格划分方法,6.4 网格划分方法,2、网格疏密 （ relative density）,Elem
11、ents: 132 Max.stress: 300.60MPa,Elements: 84 Max.stress: 296.36MPa,6.4 网格划分方法,3、单元阶次 (Element order),6.4 网格划分方法,4、网格质量 Mesh quality,6.4 网格划分方法,5、网格分界面和分界点,6.4 网格划分方法,Automatic meshing,Adaptive meshing,Meshing,Semi-automatic meshing,二、网格划分方法,6.4 网格划分方法,1、半自动分网方法,6.4 网格划分方法,6.4 网格划分方法,6.4 网格划分方法,6.4 网
12、格划分方法,2、自动分网方法,自动分网的一般过程,6.4 网格划分方法,3、自适应分网(Adaptive meshing),6.4 网格划分方法,6.5 边界条件定义,Displacement Restraints,1、位移约束的必要性,一、位移约束条件,6.5 边界条件定义,6.5 边界条件定义,Concentrated Load,Nodal Load,二、载荷条件,1、集中载荷,6.5 边界条件定义,Distributed Load,2、分布载荷,6.5 边界条件定义,Volume Load,三、体积力,6.5 边界条件定义,Temperature Load,4、温度载荷,6.5 边界条件定义,The end,
