理论教育 探索有限元法的基本概念

探索有限元法的基本概念

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:有限元法是工程结构进行力学分析的一种数值方法。有限元法是把实际结构体分割成很多个小的单元体或元素,这些单元体的交点,即单元体之间的连接点把各单元体相互连接起来,形成有限个元素集合而成的结构体系,它是以有限联系体系近似替代连续介质的无限联系体系。这就是有限元法的基本概念。建立刚度矩阵是有限元法中最重要的一步。在固有振动问题求解时,还要涉及到单元质量矩阵。

探索有限元法的基本概念

有限元法是工程结构进行力学分析的一种数值方法。当今这种方法在工程结构各个领域已经有了广泛的应用,成功地解决了实际工程中的各种复杂问题。

有限元法是把实际结构体分割成很多个(有限个数)小的单元体或元素,这些单元体的交点,即单元体之间的连接点把各单元体相互连接起来,形成有限个元素集合而成的结构体系,它是以有限联系体系近似替代连续介质的无限联系体系。对各单元,通过选定的场函数,作近似的力学分析处理,建立单元体节点位移与相应的节点力之间的关系,即求出单元刚度矩阵[K]e,再把上述单元 (局部)坐标系表示的[K]e转换为用整体坐标系表示的形式,将与各节点相关的单元刚度相叠加,从而得到整个结构有限元素集合体的刚度矩阵,称之为总刚度矩阵或整体刚度矩阵,用 [K]表示。设所加静荷载转换的结点力矢量为{P},相应的节点静位移矢量为{δ},由此建立力与位移关联的平衡方程组:

求解此方程组,可得出结点静位移,由位移再通过单元节点位移刚度矩阵求得单元节点力,最后借助应力—应变关系,求出单元应力和应变。(www.daowen.com)

这就是有限元法的基本概念。建立刚度矩阵是有限元法中最重要的一步。在固有振动问题求解时,还要涉及到单元质量矩阵。在求解结构在动荷作用下的振动响应时,除了刚度、质量矩阵外,还涉及到阻尼矩阵。

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