有限元分析中的一些问题

有限元分析中的单位问题大多数有限元计算程序都不规定所使用的物理量的单位，不同问题可以使用不同的单位，只要在一个问题中各物理量的单位统一就可以。

但是，由于在实际工程问题中可能用到多种不同单位的物理量，如果只是按照习惯采用常用的单位，表面上看单位是统一的，实际上单位却不统一，从而导致错误的计算结果。

比如，在结构分析中分别用如下单位：长度– m；时间– s；质量– kg；力- N；压力、应力、弹性模量等– Pa，此时单位是统一的。

但是如果将压力单位改为MPa，保持其余单位不变，单位就是不统一的；或者同时将长度单位改为mm，压力单位改为MPa，保持其余单位不变，单位也是不统一的。

由此可见，对于实际工程问题，我们不能按照手工计算时的习惯来选择各物理量的单位，而是必须遵循一定的原则。

物理量的单位与所采用的单位制有关。

所有物理量可分为基本物理量和导出物理量，在结构和热计算中的基本物理量有：质量、长度、时间和温度。

导出物理量的种类很多，如面积、体积、速度、加速度、弹性模量、压力、应力、导热率、比热、热交换系数、能量、热量、功等等，都与基本物理量之间有确定的关系。

基本物理量的单位确定了所用的单位制，然后可根据相应的公式得到各导出物理量的单位。

具体做法是：首先确定各物理量的量纲，再根据基本物理量单位制的不同得到各物理量的具体单位。

基本物理量及其量纲：·质量m；·长度L；·时间t；·温度T。

导出物理量及其量纲：·速度：v = L/t；·加速度：a = L/t2；·面积：A = L2；·体积：V = L3；·密度：ρ= m/L3；·力：f = m·a = m·L/t2；·力矩、能量、热量、焓等：e = f·L = m·L2/t2；·压力、应力、弹性模量等：p = f/A = m/(t2·L) ；·热流量、功率：ψ= e/t = m·L2/t3；·导热率：k =ψ/ (L·T) = m·L/(t3·T)；·比热：c = e/(m·T) = L2/(t2·T)；·热交换系数：Cv = e/(L2·T·t) = m/(t3·T)·粘性系数：Kv = p·t = m/(t·L) ；·熵：S = e/T = m·l2/(t2·T)；·质量熵、比熵：s = S/m = l2/(t2·T)；在选定基本物理量的单位后，可导出其余物理量的单位，下面举两个常用的例子。

机械设计中有限元分析的几个关键问题机械设计中的有限元分析是一种重要的分析方法，能够对结构在不同工况下的性能进行评估和优化。

在进行有限元分析时，需要解决以下几个关键问题：1. 确定边界条件：边界条件是指结构与外界的相互作用，包括约束、载荷以及热边界条件等。

在进行有限元分析时，需要准确地确定结构的边界条件，以保证分析结果的准确性。

在进行强度分析时，需要明确结构受到的载荷大小、方向和作用点，同时也要确定结构的约束情况，以保证分析结果的准确性。

2. 确定材料参数：材料参数是有限元分析的重要输入，包括材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

确定材料参数的准确性对于有限元分析结果的可靠性至关重要。

在进行有限元分析前，需要对所采用的材料进行充分的测试和实验，获得其材料参数，或者采用已有的标准材料参数。

3. 网格划分：有限元分析是将结构划分为有限个小单元，通过求解单元间的关系得到整体结构的应力、位移等结果。

网格划分的质量直接影响有限元分析结果的准确性和计算效率。

在进行网格划分时，需要根据结构的复杂程度、地区应力和应变的分布情况，选择合适的网格划分方法和单元类型，并保证单元尺寸和形状的合理性。

4. 理想化假设：有限元分析是建立在一系列理想化假设的基础上，例如结构是线弹性、小变形、大位移等。

这些假设在一定程度上简化了分析过程，但在具体分析时需要注意合理性。

不合理的理想化假设可能导致分析结果的不准确，因此需要对理想化假设进行合理性评估。

5. 各向异性问题：很多材料在不同方向上具有不同的性能，即各向异性。

纤维增强复合材料在纤维方向上具有较高的强度和刚度，而在横向则较低。

在进行有限元分析时，需要考虑材料的各向异性，并通过恰当的材料模型和参数来描述材料在不同方向上的性能差异。

机械设计中有限元分析的关键问题包括确定边界条件、确定材料参数、网格划分、理想化假设和各向异性问题。

通过合理解决这些问题，可以得到准确可靠的有限元分析结果，为机械设计提供有力的支持和指导。

机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种非常重要的手段，它可以帮助工程师们对各种机械结构进行力学分析，并对其强度、刚度等性能进行评估。

但是，要进行有效的有限元分析，需要注意以下几个关键问题。

一、模型建立问题有限元分析需要建立虚拟模型进行分析，因此模型的准确性和完整性非常重要。

模型建立时需要考虑问题的几何形状、材料性质、加载情况等各种因素，还要按照实际的设计图纸来建立模型，以尽可能地反映真实的情况。

此外，还要注意对于不同类型的结构，建模的方法也有所不同，比如对于某些精密结构，可能需要采用复杂的三维建模软件进行建模。

二、单元选择问题有限元分析中，单元是构成模型的基本单位，单元的选择直接影响到分析结果的准确性和可靠性。

通常情况下，单元数量越多，分析结果越准确，但也会导致计算量过大，从而影响计算效率。

因此，应该根据具体情况选择适当的单元类型和数量，以保证计算结果的准确性和计算效率的平衡。

三、材料参数确定问题有限元分析中需要确定材料的弹性模量、泊松比、屈服强度、断裂强度等参数，这些参数对于分析结果具有至关重要的作用。

但是，要准确地确定这些参数并不容易，需要通过实验或者理论计算等手段获取，同时还要考虑不同材料在不同温度、压力下的性能变化，以保证分析结果的准确性。

四、加载边界条件确定问题有限元分析中，加载边界条件的确定也是关键问题之一。

边界条件的类型包括受力边界条件和位移边界条件，而边界条件的不同设置直接影响到模型的响应情况。

在确定边界条件时，需要考虑设计图纸、实际加载情况和分析需求等因素，以确定合理的边界条件。

五、分析结果正确性验证问题有限元分析的分析结果可能会受到材料参数、加载情况、边界条件等多种因素的影响，因此结果的正确性需要经过验证。

验证的方式包括：与实际测量结果比较、与其他分析方法比较、与实验结果对比等多种方法。

只有经过验证的结果才是可靠的，可以为后续设计提供准确的依据。

综合来看，以上的关键问题都是有限元分析中需要注意的问题，只有在这些问题上用心求真，才能保证有限元分析具有更高的准确性和可靠性。

机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种重要的工具，可以用来评估和优化设计的强度、刚度、疲劳寿命等性能，降低产品的开发成本和风险。

在进行有限元分析时，有几个关键问题需要注意和解决。

首先是模型的建立。

模型的建立是有限元分析的基础，它决定了分析结果的准确性和可靠性。

在建立模型时，需要根据实际情况选择适当的单元类型、单元尺寸和单元数量，保证模型能够准确地描述物体的几何形状和材料性质。

还需要考虑到边界条件的设定，确保模型受到合理的外载荷和约束。

其次是材料性质的确定。

有限元分析的准确性很大程度上依赖于材料性质的准确性。

在进行分析时，需要根据材料的实际性质来确定杨氏模量、泊松比、屈服强度、断裂韧性等参数。

对于复合材料等非均质材料，还需要考虑各向异性的影响。

还需要注意材料的温度依赖性和变形能力等因素。

第三个关键问题是边界条件的设定。

边界条件是指约束和载荷的设定，它们对分析结果有很大影响。

在进行有限元分析时，需要根据实际应用情况合理地设置边界条件，使得模型能够准确地模拟物体的工作状态。

对于载荷的设定，需要考虑到方向、大小和作用时间等因素。

对于约束的设定，需要确保模型的自由度数目与实际情况相符，并注意约束的刚度是否过大或过小。

最后一个关键问题是网格及其质量的控制。

有限元分析需要将物体离散为有限个单元，然后求解这些单元的变形和应力等参数。

单元网格的选择和质量将直接影响分析结果的准确性和稳定性。

在进行有限元分析时，需要遵循网格生成的原则，如均匀性、光滑性和刚度适应性。

还需要对网格进行细化和改进，以提高分析的准确性。

在进行有限元分析之前，需要对网格进行验证和检验，确保网格质量达到要求。

机械设计中有限元分析的关键问题包括模型的建立、材料性质的确定、边界条件的设定和网格质量的控制。

通过合理解决这些问题，可以得到准确可靠的分析结果，为机械产品的设计和优化提供支持和指导。

机械设计中有限元分析的几个关键问题机械设计中的有限元分析是通过将实际的复杂结构模型划分成许多小的单元，用数学方法对每个单元进行分析，最后通过组合得出整个结构的应力、变形等力学特性的分析方法。

有限元分析在机械设计中有广泛的应用，但是也存在许多关键问题需要注意。

模型的准确性是有限元分析的关键问题之一。

在进行有限元分析时，需要根据实际情况和设计要求准确地建立模型，包括结构的几何形状、材料特性、边界条件等。

如果模型建立不准确，将会对分析结果产生较大的误差，从而影响设计的可靠性和合理性。

网格划分的合理性也是有限元分析中的关键问题。

由于实际结构通常具有复杂的几何形状，为了使得计算能够进行，需要将结构模型划分成许多小的单元进行分析。

但是划分得过细或过粗，都会导致计算量增大或计算结果的精度不够。

需要根据结构的特性和分析的要求，合理地选择网格大小和分布。

边界条件的设置也是有限元分析中需要关注的问题。

边界条件直接影响到结构的应力和变形的计算结果。

在实际应用中，边界条件的设置需要考虑结构的实际工况和约束条件，并且需要对不同边界条件的影响进行分析，确保计算结果的准确性。

第四，材料模型的选择是有限元分析中的一个重要问题。

不同材料具有不同的力学特性，在进行有限元分析时需要选择合适的材料模型，并且需要准确地获取材料的力学性质参数。

如果选择的材料模型不准确或参数设置错误，将会导致分析结果偏差较大。

第五，求解器的选择和计算精度的控制也是有限元分析中需要关注的问题。

有限元分析通常需要借助求解器进行计算，不同的求解器有不同的计算精度和计算能力。

在实际应用中，需要根据设计要求和计算资源的限制，选择合适的求解器，并对计算精度进行控制，以确保求解结果的准确性和计算效率。

有限元分析在机械设计中的应用十分广泛，但是也存在许多关键问题需要注意。

在进行有限元分析时，需要准确地建立模型，合理地划分网格，设置合适的边界条件，选择适合的材料模型，并选择合适的求解器和控制计算精度。

机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种非常重要的技术手段，它可以帮助工程师们对机械结构的性能进行彻底的分析和评估。

通过有限元分析，工程师们可以对结构的强度、刚度、稳定性等重要性能指标进行定量分析，为机械结构的设计和优化提供有力的支持。

有限元分析在实际应用中也存在着一些关键的问题，这些问题如果不加以认真思考和处理，就会影响到分析结果的准确性和可靠性。

下面我们就来探讨一下机械设计中有限元分析的几个关键问题。

1. 材料模型的选择在进行有限元分析时，材料模型的选择是一个非常重要的问题。

材料的力学性能直接影响到结构的受力情况，因此选用合适的材料模型对于分析结果的准确性至关重要。

目前常用的材料模型有线弹性模型、非线性弹性模型、本构模型等，每种模型都有其适用的范围和条件。

工程师在进行有限元分析时，需要根据结构的材料特性和受力情况选择合适的材料模型，这样才能得到准确的分析结果。

2. 网格剖分的精度在有限元分析中，网格剖分是非常重要的一步，它直接影响到分析结果的精度和可靠性。

合理的网格剖分可以有效地减小计算误差，得到更加精确的分析结果。

在实际应用中，网格剖分的精度往往受到计算资源和时间的限制，工程师们需要在计算资源和分析精度之间进行权衡。

在进行有限元分析时，工程师们需要认真考虑网格剖分的精度，并根据实际情况进行合理的选择，以确保分析结果的可靠性。

3. 边界条件的设定边界条件的设定直接影响到结构的受力情况，是有限元分析中的另一个关键问题。

在实际应用中，结构的边界条件常常是比较复杂的，不恰当的边界条件设定会导致分析结果的偏差。

在进行有限元分析时，工程师们需要准确地理解结构的边界条件，并根据实际情况进行合理的设定，这样才能得到可靠的分析结果。

4. 高效求解算法的选择有限元分析需要进行大量的数值计算，因此求解算法的选择对于分析效率和准确性都有着重要的影响。

目前常用的求解算法有直接法和迭代法两种，每种算法都有其适用的范围和条件。

机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种常用的分析方法，可以用于预测和评估机械结构的性能。

在进行有限元分析时，存在一些关键问题需要考虑和解决。

本文将介绍机械设计中有限元分析的几个关键问题。

1. 网格划分问题：有限元分析是基于网格（或称为离散）模型进行的，因此网格的划分对分析结果的准确性有很大影响。

合理的网格划分应该满足以下要求：在关键区域（如应力集中区域）的网格密度要足够高，以捕捉局部应力的变化；在结构的稳定区域的网格密度可以适当减小，以提高计算效率。

对于复杂结构和多尺度问题，网格划分更加复杂，需要综合考虑精度和计算效率的权衡。

2. 材料参数问题：有限元分析需要提供材料的力学参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。

这些参数的准确性对分析结果有很大影响。

实际材料的力学参数通常会受到环境条件、缺陷、制造过程等多种因素的影响，如何选择合适的材料参数是一个关键问题。

在实际应用中，可以借助实验测试、材料数据库以及经验公式等方法来确定合适的材料参数。

3. 边界条件问题：有限元分析需要指定结构的边界条件，如约束条件和加载条件。

边界条件的选择对分析结果也有很大影响。

约束条件应该与实际情况相符，以反映结构的实际受力情况。

加载条件需要根据设计要求和实际工况来指定，以保证分析结果的准确性。

在边界条件的选择过程中，需要综合考虑结构的实际使用情况、安全性要求等因素。

4. 模型简化问题：有限元分析中，构建准确的模型需要考虑很多细节，如零件的精确几何形状、连接方式等。

在实际应用中，有时需要根据实际情况对模型进行简化。

模型简化的目的是为了减少计算复杂度和提高计算效率。

模型简化也可能引入误差，因此需要在精度和计算效率之间进行平衡。

对于复杂结构和多尺度问题，如何进行合理的模型简化是一个具有挑战性的问题。

5. 结果解释问题：有限元分析得到的结果是一系列的位移、应力、应变等数据，如何对这些数据进行解释和分析是另一个关键问题。

机械设计中有限元分析的几个关键问题机械设计中有限元分析是一种重要的工程分析方法，通过对机械结构进行有限元分析，可以评估结构的强度、刚度、稳定性等性能，为设计提供依据，提高产品的可靠性和安全性。

在进行有限元分析时，有一些关键问题需要特别注意，本文将就机械设计中有限元分析的几个关键问题进行探讨。

一、材料特性的选择在进行有限元分析时，首先需要确定材料的特性，例如弹性模量、屈服强度、断裂韧性等参数。

这些参数的选择对于有限元分析结果的准确性有着重要的影响。

在实际工程中，材料的特性往往是不确定的，因此需要根据实际情况进行合理的选择。

对于复合材料等非均质材料，其材料特性更为复杂，需要进行更为精细的分析和计算。

二、网格的生成和质量有限元分析是通过将结构划分为有限个小单元来进行分析计算的，这些小单元即为网格单元。

网格的生成和质量直接关系到分析结果的准确性。

不合理的网格划分可能会导致计算结果的误差，甚至影响到整个分析的可靠性。

合理的网格生成和质量的控制是进行有限元分析时的关键问题之一。

三、边界条件的确定在进行有限元分析时，需要明确结构的边界条件，包括约束边界和加载边界。

边界条件的确定关系到分析结果的可靠性和准确性。

合理的边界条件能够更好地模拟实际工况，得到真实的分析结果。

不合理的边界条件可能导致分析结果的失真，甚至无法得到可靠的结论。

四、材料非线性和接触非线性在实际工程中，材料的行为往往是非线性的，包括弹塑性、损伤、断裂等。

在一些结构的分析中，考虑到接触的影响也需要考虑到接触非线性。

这些非线性因素对于分析结果有着重要的影响，需要在有限元分析中予以充分考虑。

五、模态分析和稳定性分析除了结构的强度和刚度等静态性能外，对于一些关键结构还需要进行模态分析和稳定性分析。

模态分析用于评估结构的振动特性，稳定性分析则用于评估结构在受到外部载荷时的稳定性。

这些分析对于确保机械结构的安全性和可靠性至关重要。

六、敏感性分析和可靠度分析在进行有限元分析时，还需要进行敏感性分析和可靠度分析。

机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种常用的工具和方法。

它可以帮助工程师们对机械结构进行仿真和分析，评估其性能和可靠性，优化设计方案，减少试验成本和开发周期。

在进行有限元分析时，也存在一些关键问题需要注意和解决。

下面将介绍几个常见的有限元分析的关键问题。

1. 网格划分：网格划分是有限元分析的第一步，也是最关键的一步。

合理的网格划分对于结果的准确性和计算效率至关重要。

过于粗糙的网格会导致计算结果不精确，而过于细密的网格则会增加计算量。

需要根据设计要求和边界条件合理划分网格，尽量在重要的应力集中区域和位移较大的区域细化网格，以获得更准确的结果。

2. 材料本构模型：材料本构模型是用来描述材料力学性质的数学模型，对有限元分析结果的准确性和可靠性有重要影响。

选择合适的本构模型需要考虑材料的性质、应变应力关系和加载条件等因素。

常用的本构模型有弹性模型、塑性模型、粘弹性模型等。

在选择本构模型时，需要根据具体应用场景和加载条件进行合理选择，并进行验证和校准。

3. 边界条件：边界条件是有限元分析中非常重要的一个因素。

它直接影响着模型的应力分布和位移结果。

在设置边界条件时，需要根据实际问题的要求进行准确的设置。

一般包括固支边界、强制位移边界、加载边界等。

在实际应用中，边界条件的设置需要考虑结构的约束和外部加载的作用，并进行合理的假设和简化。

4. 模型验证：模型验证是确保有限元分析结果准确性和可靠性的关键环节。

在进行有限元分析前，可以进行一些简化模型或者理论计算，对部分区域或者特定加载情况进行验证。

验证的方法可以包括理论计算、试验验证、实际工程应用等。

验证的目的是检验有限元模型的准确性和可靠性，进一步提高分析结果的精确性。

5. 结果后处理：有限元分析的结果后处理是对分析结果进行展示和进一步分析的过程。

合适的结果后处理可以帮助工程师们更好地理解分析结果，发现问题和优化设计。

常用的结果后处理方法包括应力和位移的分布图、应变云图、动态变化曲线等。

动态分析有限元法留意的几个问题：
1动态分析又称动力分析，包括固有特性分析和响应分析。

固有特性由固有频率、振型等一组模态参数组成，它由结构本身（质量和刚度分布）打算，而与外部载荷无关，但打算了结构对动载荷的响应；响应分析是计算结构对给定动载荷的各种响应特性，包括位移响应、速度响应、加速度响应以及动应变和动应力等。

2动态分析有限元法中，仍以节点位移｛q｝作为基本未知量，但这时｛q｝不仅是坐标的函数,而且也是时间的函数。

3由于节点具有速度和加速度，结构将受到阻尼和惯性力的作用。

4动态分析中，除刚度矩阵外，单元特性矩阵还包括质量矩阵和阻尼矩阵。

5结构的固有特性由结构本身打算，与外部载荷无关，它由一组模态参数定量描述。

模态参数包括固有频率、模态阵型、模态质量、模态刚度和模态阻尼比等，其中最重要的参数是固有频率、模态阵型和模态阻尼比。

6固有特性分析就是对模态参数进行计算，其目的之一避开结构消失共振和有害的振型，二是为响应分析供应必要依据。

7阻尼对固有频率和振型影响不大。

8振型是结构按频率振动时各自由度方向振幅间的相对比例关系，它反映了结构振动的形态，并不是振幅的肯定大小。

9固有特性分析实际上就是求解广义特征值的问题。

IO响应分析的目的是计算结构在动载荷作用下，节点位移、速度和加速度的变化规律。