第六百零一章 馮康有限元分析(力學)_數學心_思兔 
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第六百零一章 馮康有限元分析(力學)(1 / 2)

1、有限元法是近似求解一般連續場問題的數值方法

2、有限元法的基本思想是將表示結構的連續離散為若乾個子域,單元之間通過其邊界上的節點連接成組合體。其次,用每個單元內所假設的近似函數分片地表示求解域內待求的未知廠變量。

3、有限元法的分類和基本步驟有哪些

答分類位移法、力法、混合法;步驟結構的離散化,單元分析,單元集成,引入約束條件,求解線性方程組,得出節點位移。

4、有限元法有哪些優缺點

答優點有限元法可以模擬各種幾何形狀複雜的結構,得出其近似解;通過計算機程序,可以廣泛地應用於各種場合;可以從其他cad軟件中導入建好的模型;數學處理比較方便,對複雜形狀的結構也能適用;有限元法和優化設計方法相結合,以便發揮各自的優點。

缺點有限元計算,尤其是複雜問題的分析計算,所耗費的計算時間、內存和磁盤空間等計算資源是相當驚人的。對無限求解域問題沒有較好的處理辦法。儘管現有的有限元軟件多數使用了網絡自適應技術,但在具體應用時,采用什麼類型的單元、多大的網絡密度等都要完全依賴適用者的經驗。

5、梁單元和平麵鋼架結構單元的自由度由什麼確定

答每個節點上有幾個節點位移分量,就稱每個節點有幾個自由度

6、簡述單元剛度矩陣的性質和矩陣元素的物理意義

答單元剛度矩陣是描述單元節點力和節點位移之間關係的矩陣

單元剛度矩陣中元素al的物理意義為單元第l個節點位移分量等於1,其他節點位移分量等於0時,對應的第個節點力分量。

7、有限元法基本方程中的每一項的意義是什麼

答整個結構的節點載荷列陣(外載荷、約束力),整個結構的節點位移列陣,結構的整體剛度矩陣,又稱總剛度矩陣。

8、位移邊界條件和載荷邊界條件的意義是什麼

答由於剛度矩陣的線性相關性不能得到解,從而引入邊界條件。

9、簡述整體剛度矩陣的性質和特點

答對稱性;奇異性;稀疏性;對角線上的元素恒為正。

10、簡述整體坐標的概念

答單元剛度矩陣的坐標變換式把平麵剛架的所有單元在局部坐標係x’y’z’下的單元剛度矩陣變換到一個統一的坐標係xoy下,這個統一的坐標係xoy稱為整體坐標係。

11、簡述平麵鋼架問題有限元法的基本過程

答力學模型的確定,結構的離散化,計算載荷的等效節點力,計算各單元的剛度矩陣,組集整體剛度矩陣,施加邊界約束條件,求解降價的有限元基本方程,求解單元應力,計算結果的輸出。

12、彈性力學的基本假設是什麼

答連續性假定,彈性假定,均勻性和各向同性假定,小變形假定,無初應力假定。

13、彈性力學和材料力學相比,其研究方法和對象有什麼不同

答研究對象材料力學主要研究杆件,如柱體、梁和軸,在拉壓、剪切、彎曲和扭轉等作用下的應力、形變和位移。彈性力學研究各種形狀的彈性體,除杆件外,還研究平麵體、空間體,板和殼等。因此,彈性力學的研究對象要廣泛得多。研究方法彈性力學和材料力學既有相似之外,又有一定區彆。彈性力學研究問題,在彈性體區域內必須嚴格考慮靜力學、幾何學和物理學三方麵條件,在邊界上嚴格考慮受力條件或約束條件,由此建立微分方程和邊界條件進行求解,得出較精確的解答。而材料力學雖然也考慮這幾方麵的條件,但不是十分嚴格的,材料力學隻研究和適用於杆件問題。

14、簡述聖維南原理

答把物體一小部分上的麵力變換為分布不同但靜力等效的麵力,但影響近處的應力分量,而不影響遠處的應力。“局部影響原理”

15、平麵應力問題和平麵應變問題的特點和區彆各是什麼?

答平麵應力問題的特點長、寬尺寸遠大於厚度,沿板麵受有平行板的麵力,且沿厚度均勻分布,體力平行於板麵且不沿厚度變化,在平板的前後表麵上無外力作用。

平麵應變問題的特點z向尺寸遠大於x、y向尺寸,且與z軸垂直的各個橫截麵尺寸都相同,受有平行於橫截麵且不沿z向變化的外載荷,約束條件沿z向也不變,即所有內在因素的外來作用都不沿長度變化。區彆平麵應力問題中z方向上應力為零,平麵應變問題中z方向上應變為零、應力不為零。

16、三角形常應變單元的特點是什麼?矩形單元的特點是什麼?

答三角形單元具有適應性強的優點,較容易進行網絡劃分和逼近邊界形狀,應用比較靈活。其缺點是它的位移模式是線性函數,單元應力和應變都是常數,精度不夠理想。

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矩形單元的位移模式是雙線性函數,單元的應力、應變式線性變化的,具有精度較高,形狀規整,便於實現計算機自動劃分等優點,缺點是單元不能適應曲線邊界和斜邊界,也不能隨意改變大小,適用性非常有限。

17、寫出單元剛度矩陣表達式、並說明單元剛度與哪些因素有關

答單元剛度矩陣與節點力坐標變換矩陣,局部坐標係下的單元剛度矩陣,節點位移有關的坐標變換矩陣。

18、如何由單元剛度矩陣組建整體剛度矩陣(疊加法)?

答(1)把單元剛度矩陣擴展成單元貢獻矩陣,把單元剛度矩陣中的子塊按其在整體剛度矩陣中的位置排列,空白處用零子塊填充。(2)把單元的貢獻矩陣的對應列的子塊相疊加,即可得出整體剛度矩陣。

19、整體剛度矩陣的性質

答(1)整體剛度矩陣中每一列元素的物理意義為欲使彈性體的某一節點沿坐標方形發生單位為移,而其他節點都保持為零的變形狀態,在各節點上所需要施加的節點力;(2)整體剛度矩陣中的主對角元素總是正的;(3)整體剛度矩陣是一個對稱陣;(4)整體剛度矩陣式一個呈帶狀分布的稀疏性矩陣。(5)整體剛度矩陣式一個奇異陣,在排除剛體位移後,他是正定陣。

101novel.com、簡述形函數的概念和性質。

答式中(i,j,可輪換),為三角形單元的麵積。形函數的性質有1形函數單元節點上的值,具有“本點為一、他點為零”的性質;(2)在單元的任一節點上,三角函數之和等於1;(3)三角形單元任一一條邊上的形函數,僅與該端點節點坐標有關,而與另外一個節點坐標無關;(4)型函數的值在0~1之間變換。



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