有限元知識點匯總

有限元知識點匯總第一章1、何為有限元法？其基本思想是什么？》有限元法是一種基于變分法而發(fā)展起來的求解微分方程的數(shù)值計算方法?！坊舅枷耄夯麨榱?，化零為整2、為什么說有限元法是近似的方法，體現(xiàn)在哪里？》有限元法的基本思想是幾何離散和分片插值；》用離散單元的組合來逼近原始結構，體現(xiàn)了幾何上的近似；用近似函數(shù)逼近未知量在單元內(nèi)的真實解，體現(xiàn)了數(shù)學上的近似；利用與問題的等效的變分原理建立有限元基本方程，又體現(xiàn)了明確的物理背景。3、單元、節(jié)點的概念？》單元：把參數(shù)單元劃分成網(wǎng)格，這些網(wǎng)格就稱為單元?！饭?jié)點：網(wǎng)格間相互連接的點稱為節(jié)點。4、有限元法分析過程可歸納為幾個步驟？》3大步驟；一一結構離散化；一一單元分析；一一整體分析5、有限元方法分幾種？本課程講授的是哪一種？》有限元方法分3種；一一位移法、力法、混合法?！繁菊n程講授的：位移法6、彈性力學的基本變量是什么？何為幾何方程、物理方程及虛功方程？彈性矩陣的特點？》彈性力學的基本變量是一一｛外力、應力、應變、位移｝》幾何方程一一■（描述彈性體應變分量與位移分量之間關系的方程｝》物理方程一一■（描述應力分量與應變分量之間的關系｝》虛功方程一一■（描述內(nèi)力和外力的關系的方程｝》彈性矩陣特點一一?（｝7、何為平面應力問題和平面應變問題？》平面應力問題一一｛滿足（1）幾何條件一一所研究的是一根很薄的等厚度薄板，即一個方向上的幾何尺寸遠遠小于其余兩個面上的幾何尺寸;（2）載荷條件一一作用于薄板上的載荷平行于板平面且沿厚度方向均勻分布，而在兩板面上無外力作用｝》平面應變問題一一｛滿足（1）幾何條件一一所研究的是長柱體，即長度方向的尺寸遠遠大于橫截面的尺寸，且橫截面沿長度方向不變；（2）載荷條件一一作用于長柱體結構上的載荷平行于橫截面且沿縱向方向均勻分布，兩端面不受力｝第二章7、形函數(shù)的特點？》1形函數(shù)Ni再節(jié)點i處等于1，在其他節(jié)點上的值等于0，對于Nj、Nm也有同樣的性質?！?在單元內(nèi)任一點的各形函數(shù)之和等于1，即Ni+Nj+Nm=18、單元剛度矩陣的性質？》1Kt中每個元素都有明確的物理意義，每個元素都是一個剛度系數(shù)，他是單位節(jié)點位移分量所引起的節(jié)點力分量》2kt是對稱矩陣，具有對稱性?！?K"的每一行或每一列元素之和為零，是奇異矩陣》4kt的元素決定于單位的形狀、大小、方位和彈性常數(shù)，而與單元的位置無關。9、結構整體剛度矩陣的集成方法？》1先求出每個單元的單元剛度矩陣k”,并以字塊形式按節(jié)點編號順序排列。》2將單位剛度矩陣擴大階數(shù)為2n*2n，并將單位剛度矩陣中的字塊按局部碼和總碼的對應關系，搬到擴大后的矩陣中，形成單位貢獻矩陣K”。》3將所有單元貢獻矩陣中同一位置上的分快矩陣簡單疊加，成為為總體剛度矩陣中的一個子矩陣，各行各列都按以上步驟進行，即形成總體剛度矩陣K。10、整體剛度矩陣的性質？何為稀疏性？為什么整體剛度矩陣具有稀疏性？》性質：1對稱性2奇異性3稀疏性4帶狀性》稀疏性：整體剛度矩陣中非零元素少，零元素多?！酚芯仃嚨男纬蛇^程可知，一個節(jié)點只與環(huán)繞他的相連單位發(fā)生聯(lián)系，所以，相關節(jié)點對應的矩陣字塊為非零塊，不相關節(jié)點對應的矩陣字塊為零塊。大型結構離散后，單元和節(jié)點數(shù)往往很多，而某一節(jié)點僅與周圍少數(shù)幾個單元的節(jié)點相關，因此整體剛度矩陣中必然存在大量零元素。節(jié)點數(shù)越多，整體剛度矩陣越稀疏。11、針對有限元網(wǎng)格模型，形成整個結構的節(jié)點載荷列陣和節(jié)點位移列陣？12、何為繞節(jié)點平均法或兩單元平均法？》繞節(jié)點平均法是一一將環(huán)繞該節(jié)點的所有單元應力的算術平均值視為該節(jié)點的應力?！穬蓡卧骄ㄊ且灰粚⑾噜弳卧獞Φ钠骄狄暈槠涔策吔缰悬c的應力值。13、矩形單元與三角形單元比較有哪些特點？》4節(jié)點矩形單元采用雙線性位移函數(shù)，在采用相同數(shù)目節(jié)點的情況下，比3節(jié)點三角形單元更好地反映應力急劇變化的情況，計算精度較高?！返灿腥秉c，矩形單元的適應性差，一是不能適應斜線及曲線邊界，二是不便于對不同的部位采用大小不等的單元。第三章1、四面體單元是否是常應變和常應力單元？單元剛度矩陣有多少個元素？》1）是》2）144個2、何為軸對稱問題？為什么該問題可以轉化為二維問題？》1）結構的幾何形狀、承受的載荷以及約束條件都對稱于某一固定軸。此時在載荷作用下，結構所產(chǎn)生的位移、應變和應力也對稱于該軸，這類問題稱為軸對稱問題。》2）由對稱性可知，所有的位移、應力、應變都將與。方向無關，只是r和z的函數(shù)。任一點的位移只有r、z兩個方向的分量即u、w，由于軸對稱，6方向的位移v等于零。因此該問題轉化為二維問題。第四章1、等參數(shù)單元的定義？》1）形狀不規(guī)則的實際單元，稱為等參數(shù)單元2、采用等參數(shù)單元有何優(yōu)點？》①單元能很好地適應曲線邊界和曲面邊界，準確地模擬結構形狀；②這種單元具有較高次的位移模式，能更好地反映結構的復雜應力分布情況，即使單元網(wǎng)格劃分比較稀疏，也可以得到比較好的計算精度。第五章1、ANSYS軟件的功能？》Ansys軟件是有限元分析軟件。2、ANSYS交互界面環(huán)境包括幾個窗口？》兩個窗口:一個是交互界面主窗口，另一個是信息輸出窗口3、ANSYS程序退出前，有提示退出前的選取操作，每一個選項的意義?！稴aveGeom+Loads：存儲幾何與載荷數(shù)據(jù)?！稴aveGeo+Ld+Solu：存儲幾何、載荷與求解數(shù)據(jù)?！稴aveEverything：存儲所有數(shù)據(jù)?！稱uit-NoSave：不存儲任何數(shù)據(jù)4、ANSYS主菜單中有幾種主要處理器？各自的功能是什么？》（1）前處理器（Preprocessor）:建立有限元模型?！罚?）求解器（Solution）:施加載荷并獲得求解?！罚?）通用后處理器（GeneralPostprocessor）：獲得某時刻整個模型的結果?！罚?）時間歷程后處理器（TimeHistPostpro）:處理模型上某位置點的結果隨時間變化情況。5、在工具菜單中包含哪些子菜單項？》包含文件管理、選擇、列表、繪圖、圖形控制、工作平面、參數(shù)控制、宏、菜單控制及幫助系統(tǒng)等子菜單項。6、在大多數(shù)ANSYS對話框中，一般都有兩個執(zhí)行按鈕，即OK與Apply，它們的用法？》單擊OK按鈕，執(zhí)行操作并關閉該對話框。單擊Apply按鈕，執(zhí)行操作并重新彈出該對話框，以便重復執(zhí)行當前操作。7、圖形變換對話框的作用？在ANSYS中默認的視圖方位？》（1）以便快速觀察各種方位、比例和大小的圖形信息，對各實體對象進行選擇、拾取、查詢等操作。圖形變換涉及圖形窗口選擇，各方向視圖，圖形放大、縮小、平移、旋轉、單次旋轉角度等。》（2）默認的視圖方位是主視圖方向，即從Z軸正向觀察模型。8、ANSYS常用的坐標系有幾種？啟動ANSYS，最初的默認激活坐標系是何種坐標系?總體坐標系和局部坐標系分幾種？》1）7種總體坐標系，局部坐標系，工作平面，顯示坐標系，節(jié)點坐標系，單元坐標系,結果坐標系》（2）最初的默認激活坐標系總是總體直角坐標系（0號CS）》（3）總體坐標系分四種總體直角坐標系（0）、總體柱坐標系（1）、總體球坐標系（2）、總體柱坐標系（5）局部坐標系也分四種有直角坐標、柱坐標、球坐標和環(huán)坐標系9、何為ANSYS的總體坐標系？局部坐標系？局部坐標系如何編號？》（1）總體坐標系是最基本的空間描述坐標系，存在于ANSYS分析的全部進程中，是一個絕對的參考系，是空間定義的基礎?！罚?）局部坐標系是在總體坐標系中創(chuàng)建的固定坐標系，可以指定為某單元或某節(jié)點的坐標系?！罚?）KCNRefnumberofnewcoordsys:定義局部坐標系的編號，輸入大于或等于11的整數(shù)10、何為ANSYS的工作平面？如何顯示工作平面坐標架？》（1）在總體坐標系中可以任意移動和旋轉的流動坐標系》（2）菜單路徑：UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane此時該菜單為顯示狀態(tài)，在總體坐標系上重合顯示工作平面坐標架WX-O-WY11、標準的ANSYS有限元分析過程一般包括幾個步驟？》1.ANSYS分析的開始準備工作2.建立模型3.施加載荷并求解4.查看分析結果12、默認的文件名是什么？》（1）默認的文件名是File13、何為ANSYS的工作路徑？》工作路徑是ansys進行有限元分析時用于儲存各種數(shù)據(jù)的系統(tǒng)路徑。14.試述采用ANSYS軟件，對帶孔薄板進行靜力分析的過程及具體步驟？包括建立工作文件名和工作標題、創(chuàng)建實體模型、定義單元類型、定義幾何常數(shù)、定義材料屬性、劃分網(wǎng)格、加載求解、查看求解結果等過程。1創(chuàng)建工作文件名和工作標題2創(chuàng)建實體模型3定義單元類型4定義幾何常數(shù)5定義材料屬性6劃分網(wǎng)格7加載求解8查看結果求解第六章1、ANSYS幾何實體建模的思路（方法）有幾種？》有兩種①自底向上的幾何實體建模②自頂向下的幾何實體建模2、何為布爾運算？拖拉?》①布爾運算是對生成的實體模型進行求交，相加，相減等邏輯運算處理?！发谕侠抢玫途S數(shù)的幾何對象按照一定方式（法向延伸、增量延伸、路徑拖拉與繞軸旋轉）獲得高維數(shù)的幾何對象。第七章1、ANSYS創(chuàng)建有限元模型方法？》有兩種創(chuàng)建有限元模型方法①直接法②幾何模型網(wǎng)格劃分法2、何為單元屬性？》單元屬性是指在劃分網(wǎng)格以前必須指定所分析對象的特征3、ANSYS中常用的結構單元類型有哪些？》桿，梁，桿，2-D實體，3-D實體第八章1、求解器的功能？》用于選擇分析類型、設置求解選項、施加載荷并設置載荷步選項，最后執(zhí)行求解，得到求解結果文件。2、在ANSYS中，施加載荷途徑有幾種？兩種途徑①在實體幾何模型上施加載荷（特點：將載荷施加到關鍵點，線面或是體上，程序在求解是將自動轉換到有限元模型上，獨立于有限元網(wǎng)格而存在，往往操作簡單快捷,但要注意實體坐標系與有限元節(jié)點等坐標的一致性）②在有限元模型上施加載荷（特點：將載荷施加到節(jié)點或單元，也是有限元分析的最終載荷施加狀態(tài)，所以不會出現(xiàn)載荷施加沖突等問題，但將隨有限元網(wǎng)格的改變而自動刪除。）3、在ANSYS中載荷的定義？結構載荷的分類？第九章.何為后處理？何為后處理器？》后處理一一對模型進行有限元分析后，通常需要檢查求解結果，這種檢查在ANSYS中稱為后處理。》何為后處理器一一用來分析處理求解結果信息和以各種方式提取數(shù)據(jù)信息的工具。.何謂結果文件？結構求解的結果文件后綴是什么？》結果文件一一在求解結束后，工作目錄中生成一個結果記錄文件，稱結果文件》結構求解的結果文件后綴是一一.rst.通用后處理器提供的圖形顯示方式有哪些？》一一（1）等值圖以及等值圖的切片、動畫和抓圖等；（2）矢量圖；（3）列表結果：節(jié)點、單元、支反力等結果排序；（4）查詢節(jié)點和單元結果；（5）單元表第十一章.試述采用ANSYS軟件，對書架上常用的鋼支架進行靜力分析的過程及具體步驟?》靜力分析的過程如圖11-1》靜力分析的過程如圖11-1所示，對一個書架上常用的鋼支架進行結構靜力分析。假定支架在厚度方向上無應力（即平面應力問題），選用8節(jié)點的平面應