有限元分析方法及NX+Nastran基础指南VIP专享

第 1 章 有 限 元分析方法及 NX Nastran 的由来 1.1 有限元分析方法介绍 计算机软硬件技术的迅猛发展，给工程分析、科学研究以至人类社会带来急剧的革命性变化，数值模拟即为这一技术革命在工程分析、设计和科学研究中的具体表现。数值模拟技术通过汲取当今计算数学、力学、计算机图形学和计算机硬件发展的最新成果，根据不同行业的需求，不断扩充、更新和完善。 1 .1 .1 有限单元法的形成 近三十年来，计算机计算能力的飞速提高和数值计算技术的长足进步，诞生了商业化的有限元数值分析软件，并发展成为一门专门的学科——计算机辅助工程CAE（Compu ter Aided Engineering）。这些商品化的CAE 软件具有越来越人性化的操作界面和易用性，使得这一工具的使用者由学校或研究所的专业人员逐步扩展到企业的产品设计人员或分析人员，CAE 在各个工业领域的应用也得到不断普及并逐步向纵深发展，CAE 工程仿真在工业设计中的作用变得日益重要。许多行业中已经将 CAE 分析方法和计算要求设置在产品研发流程中，作为产品上市前必不可少的环节。CAE 仿真在产品开发、研制与设计及科学研究中已显示出明显的优越性：  CAE 仿真可有效缩短新产品的开发研究周期。  虚拟样机的引入减少了实物样机的试验次数。  大幅度地降低产品研发成本。  在精确的分析结果指导下制造出高质量的产品。  能够快速对设计变更作出反应。  能充分和CAD 模型相结合并对不同类型的问题进行分析。  能够精确预测出产品的性能。  增加产品和工程的可靠性。  采用优化设计，降低材料的消耗或成本。  在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题。  模拟各种试验方案，减少试验时间和经费。  进行机械事故分析，查找事故原因。 当前流行的商业化CAE 软件有很多种，国际上早在20 世纪 50 年代末、60 年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA）在1965 年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NastranNX Nastran 基础分析指南 2 有限元分析系统。该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了一批专用或通用有限元分析软件，除了 Nastran 以外，主要还有德国的 ASKA、英国的 PAFEC、法国的 SYSTUS、美国的 ABAQUS、ADINA、ANSYS、BER...