在机械工程和建筑中区域的精密设计越来越多。
因此,为了确保可靠性,必须使用更加高级的工具执行与这些设计相关的计算。
要确定给定结构在不同的加载情况下的稳定性和持久性,请在加载零部件时观察其中的应力和变形。如果最大可能发生的应力小于材料的允许值,那么就认为这个结构是耐用的。
已经发展了不同的计算方法用于计算形变和应力情况。其中一种方法就是“有限元分析”。
可使用从应力分布率中得到的结果来指导对特定区域中结构的更改,进而指导对设计进行的必要更改。
有限元分析是一个强有力的工具,可用于获取各种塑性和弹性区域稳定性的数值解。
有限元分析将区域分割成小的三角形,然后使用数值多项式插补来进行近似的解算。有限元方法输出近似解。它是非常有用的,可以用来快速地确定给定厚度平板的平面内或施加了单个力和拉伸载荷的横截面内的应力和变形分布(带固定支撑或者可移动支撑)。可以创建基本网格、等值线和等值区、主应力线和变形网格。所有结果都可以以带值表的图像的方式插入到工程图中。
有限元分析例行程序用它自己的图层组进行输入和输出。它还使用节点网络,用选项给节点编号并将节点编号/结果输出到输出文件中。
注意:
- 有限元分析 (FEA) 工具是基本工具,不能用来进行完全的有限元分析。例如,FEA 工具不考虑材料的动态载荷或温度影响。有限元分析 (FEA) 工具用于为熟悉有限元分析 (FEA) 的工程师提供具有疲劳极限和减弱的区域的一般信息。但是,要进行完整和最终分析,用户应该使用完整有限元分析 (FEA) 包。
- 有限元分析 (FEA) 工具不会生成多零件的组合“重心”,因为它只是用于单个零件的工具。
- FEA 工具为封闭的轮廓创建网格。这个例行程序使用一个三角形元类型和六个节点(线性张紧的三角形)。如果在靠近边界处(例如靠近多段线角点的受力或者支撑)存在短直线,那么例行程序将围绕中间点进行细分输出,最大可进行八次( 边界 => 面积 => 体积)。关于已用算法的详细信息,请参见下面的文档:
- Larry J. Segerlind: Applied Finite Element Analysis - 1976, Seite 232 - 239
- Robert D. Cook: Concept and Applications of Finite Element Analysis - 1974, Seite 81 - 84(所用的计算方法)
- H. Rutishauser: Algorithmus 1: Lineares Gleichungssystem mit symetrischer positiv-definierter Bandmatrix nach Cholesky (Archives for electronic Computing, Vol.1 Iss.1 - 1966, Seite 77 - 78)
- J.T. Oden and E.A. Ripperger: Mechanics of Elastic Structures - 1981, Page 10 - 17
- R.J Collins Bandwith reduction by automatic renumbering, IJNME Vol. 6, 345-356 (1973)