有限元法概念 例:砖墙是由一块块砖砌堆在一起,每块砖均有各自的抗拉、压、抗剪等力学性能,但组成 墙后的整体却具有墙体的特性:(承重、挡风等)围护隔热,墙体特性不同于各砖的特性,也非 各砖的简单叠加,但又和各砖的特性密切相关,是各块转的力学特性的一个有机的结合,我们能 研究每块砖的力学特性,再研究它们的组成规律,力的传递、共同作用,进而解决墙的力学特性 (功能 对于一个结构进行分析时,可以把整体结构分成许多小单元(离散化),然后对每个小单元 进行力学分析(单元分析),最后再将这些单元按一定条件重新组合成原结构(整体分析),再进 行求解 这三步,也就是一分、一合、化复杂为简单就是我们解决问题的思路,这种处理问题的思路 1960年用来解决弹性力学平面问题时,正式定名为:有限单元法,要点是:离散化、单元分析 整体分析。 有限元法的发展历史同人的成长史起初阶段是类似的,(几十年来,有限元法的发展可谓突 飞猛进 人:小名,十三、四、女孩:招弟、再招、绝招,功能很少 大名,大小伙子、大姑娘,不能再叫小名,功能大大扩展,不可同日而语 如今的有限元法远不是开始结构矩阵分析所能描述的内涵,产生、发展、完善,作为一个年 轻的方法,发展极快。(基本解题思路未变) 发展主要表现在下面几方面: 应用领域: 平面杆件体系、空间杆件体系,具体:弹塑性问题→粘弹性问题→土力、岩力,疲劳、断裂。 二维板壳结构、三维壳体结构,具体:一维杆件、二维平面结构(板壳)、三维空间问题。 适用范围:结构计算、设计、优化、建筑、建筑结构CAD图 静力平衡、动力、稳定;线形→非线形 行业:土建、岩土、水坝、桥梁、航天、航空、机械、造船等 方法本身:(单元)直杆→平面 完善,空间板壳单元,混合元,边界员 深化,边界元、协调元、非协调元:计算方法精确,求解技巧高 总之,新学科仅开个头,许多理论和应用问题尚待完善,发展余地很大,要研究的问题还很 多!关于有限元方法的作用和前景K.H. Henbler说: 作为一种分析技术来讲,有限元法已达到不可能期望再有别的戏剧性的发展和突破了,当然 未来的发展将包括许多实际问题中更广泛的应用,增加对特殊重要方面的理解,进而提高和完善 有限元单元法的基本技巧(1977) 我们国家:发展比较缓慢 有限元法的优点,归纳成 1)概念浅显,容易掌握,可以在不同的水平上建立起对该法的理解。我们可以通过非常直 观的物理途径来学习和运用这一方法,也可为该法建立严格的数学解释 例:π的求法,圆周→有限元正多边形去近似,极限的概念(数学):场的数学模拟; 2)该法有很强的适用性,应用范围极为广泛。它不仅能成功地处理如应力分析中的非均质 材料,各向异性材料,非线性应力一应变关系及复杂边界条件等难题,而且随着其理论基础和方 法的逐步改进和完善,还成功地用来求解热传导、流体力学以及电磁场领域的许多问题,现在它 几乎适用于求解所有的连续介质及场问题: 3)该法采用矩阵形式的表达,便于编程序,可以充分利用高速电子计算机所提供的方便 4、有限元法的种类:有限元位移法:有限元力法;有限元混合法。在此基础上演出许多方 法(具体的)
有限元法概念 例：砖墙是由一块块砖砌堆在一起，每块砖均有各自的抗拉、压、抗剪等力学性能，但组成 墙后的整体却具有墙体的特性：（承重、挡风等）围护隔热，墙体特性不同于各砖的特性，也非 各砖的简单叠加，但又和各砖的特性密切相关，是各块转的力学特性的一个有机的结合，我们能 研究每块砖的力学特性，再研究它们的组成规律，力的传递、共同作用，进而解决墙的力学特性 （功能）。 对于一个结构进行分析时，可以把整体结构分成许多小单元（离散化），然后对每个小单元 进行力学分析（单元分析），最后再将这些单元按一定条件重新组合成原结构（整体分析），再进 行求解。 这三步，也就是一分、一合、化复杂为简单就是我们解决问题的思路，这种处理问题的思路 1960 年用来解决弹性力学平面问题时，正式定名为：有限单元法，要点是：离散化、单元分析、 整体分析。 有限元法的发展历史同人的成长史起初阶段是类似的，（几十年来，有限元法的发展可谓突 飞猛进。 人：小名，十三、四、女孩：招弟、再招、绝招，功能很少。 大名，大小伙子、大姑娘，不能再叫小名，功能大大扩展，不可同日而语。 如今的有限元法远不是开始结构矩阵分析所能描述的内涵，产生、发展、完善，作为一个年 轻的方法，发展极快。（基本解题思路未变） 发展主要表现在下面几方面： 应用领域： 平面杆件体系、空间杆件体系，具体：弹塑性问题→粘弹性问题→土力、岩力，疲劳、断裂。 二维板壳结构、三维壳体结构，具体：一维杆件、二维平面结构（板壳）、三维空间问题。 适用范围：结构计算、设计、优化、建筑、建筑结构 CAD 图 静力平衡、动力、稳定；线形→非线形 行业：土建、岩土、水坝、桥梁、航天、航空、机械、造船等 方法本身：（单元）直杆→平面 完善，空间板壳单元，混合元，边界员 深化，边界元、协调元、非协调元；计算方法精确，求解技巧高 总之，新学科仅开个头，许多理论和应用问题尚待完善，发展余地很大，要研究的问题还很 多！关于有限元方法的作用和前景 K.H.Henbler 说： 作为一种分析技术来讲，有限元法已达到不可能期望再有别的戏剧性的发展和突破了，当然， 未来的发展将包括许多实际问题中更广泛的应用，增加对特殊重要方面的理解，进而提高和完善 有限元单元法的基本技巧（1977）。 我们国家：发展比较缓慢 有限元法的优点，归纳成 1）概念浅显，容易掌握，可以在不同的水平上建立起对该法的理解。我们可以通过非常直 观的物理途径来学习和运用这一方法，也可为该法建立严格的数学解释。 例：π的求法，圆周→有限元正多边形去近似，极限的概念（数学）；场的数学模拟； 2）该法有很强的适用性，应用范围极为广泛。它不仅能成功地处理如应力分析中的非均质 材料，各向异性材料，非线性应力—应变关系及复杂边界条件等难题，而且随着其理论基础和方 法的逐步改进和完善，还成功地用来求解热传导、流体力学以及电磁场领域的许多问题，现在它 几乎适用于求解所有的连续介质及场问题； 3）该法采用矩阵形式的表达，便于编程序，可以充分利用高速电子计算机所提供的方便。 4、有限元法的种类：有限元位移法；有限元力法；有限元混合法。在此基础上演出许多方 法（具体的）
第二节程序设计 1、程序设计的含义 有限元法的发展是离不开电子计算机的,这两者就象一对患难夫妻,谁也不能离开谁,少 个,另一个也就完了。 有限元法没有电子计算机作后盾,纯属纸上谈兵,而电子计算机没有有限元去应用,对于我 们结构,纯属废物一堆 这两者的结合→有限元程序设计及计算 人有人言,兽有兽语,电子计算机毕竟不是人,你要跟它讲中国话,它是听不懂的,至少目 前不能,它有它自己的一套语言。你必须适应它,你必须把你的问题变成它能懂的语言,它才给 你干活。(它只是一个工具,干什么由人来控制。) 对于一个问题:从确定解题方法。 机器语言、汇编语言、高级语言,各有优缺点
第二节 程序设计 1、程序设计的含义 有限元法的发展是离不开电子计算机的，这两者就象一对患难夫妻，谁也不能离开谁，少一 个，另一个也就完了。 有限元法没有电子计算机作后盾，纯属纸上谈兵，而电子计算机没有有限元去应用，对于我 们结构，纯属废物一堆。 这两者的结合→有限元程序设计及计算 人有人言，兽有兽语，电子计算机毕竟不是人，你要跟它讲中国话，它是听不懂的，至少目 前不能，它有它自己的一套语言。你必须适应它，你必须把你的问题变成它能懂的语言，它才给 你干活。（它只是一个工具，干什么由人来控制。） 对于一个问题：从确定解题方法。 机器语言、汇编语言、高级语言，各有优缺点