有限元分析与应用试题 1
有限元求解问题的主要思路是什么
并做简要介绍
将连续系统分割成有限个分区或单元(离散化) 离散化 将直杆划分成 n个有限段,有限段之间通过一个铰接点连接
两段之间的连接点称为节点,每个有限段称为单元
第 i个单元的长度为 Li,包含第 i,i+1个节点
用标准方法对每个单元提出一个近似解(单元分析) 单元分析 用单元节点位移表示单元内部位移-第 i个单元中的位移用所包含的结点位移来表示
线性插值所得到的 第 i结点的位移 第 i结点的坐标 第 i个单元的 应变 )()(1iiiiixxLuuuxuiuixiiiiLuudxdu1iiiiiLuuEE)(1 应力 内力 将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统(整体分析) 首先把外载荷集中到节点上: 把第 i单元和第 i+1单元重量的一半,集中到第 i+1结点上 建立结点的力平衡方程:对于第 i+1结点,由力的平衡方程可得 (i=1,n-1) iiiiiLuuEAAN)(1 2)(11iiiiLLqNN)(2)()(11121iiiiiiiiLLqLuuEALuuEA 令 对于第n+1个结点,第n个单元的内力与第n+1个结点上的外载荷平衡, 再加上约束条件 因此可以得到n+1个方程构成的方程组,可解出n+1个结点的位移
有限元方法的基本思想和原理是“简单”而“朴素”的,在发展初期,许多学术权威对该方法的学术价值有所鄙视,国际著名刊物 Journal of Applied Mechanics许多年来拒绝刊登有关有限元方法的文章,其理由是没有新的科学实质
现在完全不同了,由于有限元方法在科学研究和工程分析中的地位,1iiiLL221)11(2)1(iiiiiiiLEAquuu