有限元分析方法在食堂中的應用

❶ 有限元分析是什麼功能具體應用在哪裡

有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用較簡單的問題代替復雜問題後再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的）近似解，然後推導求解這個域總的滿足條件(如結構的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是准確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由於大多數實際問題難以得到准確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應各種復雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。
有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀前就已產生並得到了應用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應用於航空器的結構強度計算，並由於其方便性、實用性和有效性而引起從事力學研究的科學家的濃厚興趣。經過短短數十年的努力，隨著計算機技術的快速發展和普及，有限元方法迅速從結構工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學技術領域，成為一種豐富多彩、應用廣泛並且實用高效的數值分析方法。
有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區別在於它的近似性僅限於相對小的子域中。20世紀60年代初首次提出結構力學計算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：「有限元法=Rayleigh Ritz法＋分片函數」，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一種局部化情況。不同於求解（往往是困難的）滿足整個定義域邊界條件的允許函數的Rayleigh Ritz法，有限元法將函數定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數），且不考慮整個定義域的復雜邊界條件，這是有限元法優於其他近似方法的原因之一。
對於不同物理性質和數學模型的問題，有限元求解法的基本步驟是相同的，只是具體公式推導和運算求解不同。有限元求解問題的基本步驟通常為：
第一步：問題及求解域定義：根據實際問題近似確定求解域的物理性質和幾何區域。
第二步：求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個單元組成的離散域，習慣上稱為有限元網路劃分。顯然單元越小（網路越細）則離散域的近似程度越好，計算結果也越精確，但計算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術之一。
第三步：確定狀態變數及控制方法：一個具體的物理問題通常可以用一組包含問題狀態變數邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等價的泛函形式。
第四步：單元推導：對單元構造一個適合的近似解，即推導有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標系，建立單元試函數，以某種方法給出單元各狀態變數的離散關系，從而形成單元矩陣（結構力學中稱剛度陣或柔度陣）。
為保證問題求解的收斂性，單元推導有許多原則要遵循。 對工程應用而言，重要的是應注意每一種單元的解題性能與約束。例如，單元形狀應以規則為好，畸形時不僅精度低，而且有缺秩的危險，將導致無法求解。
第五步：總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方程（聯合方程組），反映對近似求解域的離散域的要求，即單元函數的連續性要滿足一定的連續條件。總裝是在相鄰單元結點進行，狀態變數及其導數（可能的話）連續性建立在結點處。
第六步：聯立方程組求解和結果解釋：有限元法最終導致聯立方程組。聯立方程組的求解可用直接法、選代法和隨機法。求解結果是單元結點處狀態變數的近似值。對於計算結果的質量，將通過與設計准則提供的允許值比較來評價並確定是否需要重復計算。
簡言之，有限元分析可分成三個階段，前處理、處理和後處理。前處理是建立有限元模型，完成單元網格劃分；後處理則是採集處理分析結果，使用戶能簡便提取信息，了解計算結果。
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❷ 有限元分析方法的簡介

有限元分析是使用有限元方法來分析靜態或動態的物理物體或物理系統。在這種方法中一個物體或系統被分解為由多個相互聯結的、簡單、獨立的點組成的幾何模型。在這種方法中這些獨立的點的數量是有限的，因此被稱為有限元。由實際的物理模型中推導出來得平衡方程式被使用到每個點上，由此產生了一個方程組。這個方程組可以用線性代數的方法來求解。有限元分析 的精確度無法無限提高。元的數目到達一定高度後解的精確度不再提高，只有計算時間不斷提高。
有限元分析法（FEA）已應用得非常廣泛，現已成為年創收達數十億美元的相關產業的基礎。即使是很復雜的應力問題的數值解，用有限元分析的常規方法就能得到。此方法是如此的重要，以至於即便像這些只對材料力學作入門性論述的模塊，也應該略述其主要特點。 不管有限元法是如何的卓有成效，當你應用此法及類似的方法時，計算機解的缺點必須牢記在心頭：這些解不一定能揭示諸如材料性能、幾何特徵等重要的變數是如何影響應力的。一旦輸入數據有誤，結果就會大相徑庭，而分析者卻難以覺察。所以理論建模最重要的作用可能是使設計者的直覺變得敏銳。有限元程序的用戶應該為此目標部署設計策略，以盡可能多的封閉解和實驗分析作為計算機模擬的補充。 與現代微機上許多字處理和電子製表軟體包相比，有限元的程序不那麼復雜。然而，這些程序的復雜程度依然使大部分用戶無法有效地編寫自己所需的程序。可以買到一些預先編好的商用程序1，其價格範圍寬，從微機到超級計算機都可兼容。但有特定需求的用戶也不必對程序的開發望而生畏，你會發現，從諸如齊凱維奇（Zienkiewicz2）等的教材中提供的程序資源可作為有用的起點。大部分有限元軟體是用Fortran語言編寫的，但諸如felt等某些更新的程序用的是C語言或其它更時新的程序語言。
在實踐中，有限元分析法通常由三個主要步驟組成： 1、預處理：用戶需建立物體待分析部分的模型，在此模型中，該部分的幾何形狀被分割成若干個離散的子區域——或稱為「單元」。各單元在一些稱為「結點」的離散點上相互連接。這些結點中有的有固定的位移，而其餘的有給定的載荷。准備這樣的模型可能極其耗費時間，所以商用程序之間的相互競爭就在於：如何用最友好的圖形化界面的「預處理模塊」，來幫助用戶完成這項繁瑣乏味的工作。有些預處理模塊作為計算機化的畫圖和設計過程的組成部分，可在先前存在的CAD文件中覆蓋網格，因而可以方便地完成有限元分析。 2、分析：把預處理模塊准備好的數據輸入到有限元程序中，從而構成並求解用線性或非線性代數方程表示的系統
u和f分別為各結點的位移和作用的外力。矩陣K的形式取決於求解問題的類3、分析的早期，用戶需仔細地研讀程序運算後產生的大量數字，即 型，本模塊將概述桁架與線彈性體應力分析的方法。商用程序可能帶有非常大的單元庫，不同類型的單元適用於范圍廣泛的各類問題。有限元法的主要優點之一就是：許多不同類型的問題都可用相同的程序來處理，區別僅在於從單元庫中指定適合於不同問題的單元類型。

❸ 有限元法有什麼特點和優勢

一、有限元法的特點：

1、把連續體劃分成有限個單元，把單元的交界結點(節點)作為離散點;

2、不考慮微分方程，而從單元本身特點進行研究。

3、理論基礎簡明，物理概念清晰，且可在不同的水平上建立起對該法的理解。

4、具有靈活性和適用性，適應性強。它可以把形狀不同、性質不同的單元組集起來求解，故特別適用於求解由不同構件組合的結構，應用范圍極為廣泛。

它不僅能成功地處理如應力分析中的非均勻材料、各向異性材料、非線性應力、應變以及復雜的邊界條件等問題，且隨著其理論基礎和方法的逐步完善，還能成功地用來求解如熱傳導、流體力學及電磁場領域的許多問題。

5、在具體推導運算過程中，廣泛採用了矩陣方法。

二、有限元法的優點

1、物理概念淺顯清晰，易於掌握。有限元法不僅可以通過非常直觀的物理解釋來被掌握，而且可以通過數學理論嚴謹的分析掌握方法的本質。

2、描述簡單，利於推廣。有限元法由於採用了矩陣的表達形式，從而可以非常簡單的描述問題，使求解問題的方法規范化，便於編制計算機程序，並且充分利用了計算機的高速運算和大量存儲功能。

3、方法優越。對於存在非常復雜的因素組合時候，比如不均勻的材料特性、任意的邊界條件、復雜的幾何形狀等混雜在一起的時候，有限元法都能靈活的處理和求解。

4、應用范圍廣。有限元法不僅能解決結構力學,彈性力學中的各種問題,而且隨著其理論基礎與方法的逐步改進與成熟,還可以廣泛地用來求解熱傳導、流體力學及電磁場等其他領域的諸多問題。不僅如此,在所有連續介質問題和場問題中,有限元法都得到了很好的應用。

❹ 有限元分析是什麼

有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用數學近似的方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬。利用簡單而又相互作用的元素（即單元），就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。

有限元法最初應用於航空器的結構強度計算，隨有計算機技術的快速發展和普及，現在有限元方法因其高效已廣泛應用於幾乎所有的科學技術領城。

(4)有限元分析方法在食堂中的應用擴展閱讀

應用：

有限元分析計算，即操作ANSYS WORKBENCH軟體進行分析和計算的環節，是使用軟體的主要部分，主要包括分析模塊選擇、網格劃分、載荷和約束載入、求解計算。依照分析方案，本文選擇Static Structural靜態結構模塊。

網格劃分是有限元分析計算的核心環節，佔有至關重要的作用，網格劃分質量的好壞，直接決定了計算結果的誤差精度，同時也決定了計算過程所耗費的時間，有些情況下甚至決定了計算能否成功進行。很多計算過程中報錯，都是因為網格劃分不合格造成的。

對於靜力結構分析來說，網格劃分有很多種不同的方式，相互差異很大。本次課題分析中，使用ANSYS WORKBENCH的自動網格劃分，軟體對於能掃略的部件會使用六面體進行分網，對於不可掃略的部件用四面體或四稜柱分網。

分網完畢後，軟體中Mesh的屬性列表中有Mesh Metric網格質量評分，其中Average值表示平均網格質量，一般情況下，如果Average數值大於0.7，即表示網格質量較好。結合軟體評分，需要不斷對網格劃分進行重新劃分調整，直至滿足要求。

❺ 有限元法基本原理及應用的介紹

《有限元法基本原理及應用》是高等教育出版社出版的圖書。本書首先系統地闡述了有限元分析的基本理論，在此基礎之上詳細地介紹了通用有限元分析軟體ANSYS的具體應用。全書分為上下兩篇。上篇闡述了有限元法的基本原理，包括有限元法的基本思想、特點及其應用領域，彈性力學基本理論，彈性力學有限元法，有限元分析中的若干問題等內容。下篇以ANSYS為平台，系統論述了有限元求解問題的基本方法，內容包括ANSYS概述，ANSYS建模與網格劃分，ANSYS載入與求解，ANSYS工程應用實例及其動力學分析等。

❻ 有限元分析有什麼作用

解偏微分方程。

隨著市場競爭的加劇，產品更新周期愈來愈短，企業對新技術的需求更加迫切，而有限元數值模擬技術是提升產品質量、縮短設計周期、提高產品競爭力的一項有效手段，所以，隨著計算機技術和計算方法的發展，有限元法在工程設計和科研領域得到了越來越廣泛的重視和應用。

已經成為解決復雜工程分析計算問題的有效途徑，從汽車到太空梭幾乎所有的設計製造都已離不開有限元分析計算，其在機械製造、材料加工、航空航天、汽車、土木建築、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學研究等各個領域的廣泛使用已使設計水平發生了質的飛躍。

(6)有限元分析方法在食堂中的應用擴展閱讀：

基本特點：

有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區別在於它的近似性僅限於相對小的子域中。20世紀60年代初首次提出結構力學計算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：「有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函數」，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一種局部化情況。

不同於求解（往往是困難的）滿足整個定義域邊界條件的允許函數的Rayleigh Ritz法，有限元法將函數定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數），且不考慮整個定義域的復雜邊界條件，這是有限元法優於其他近似方法的原因之一。

❼ 數學:列出並求解一個有限元法在日常生活的運用例子

數學問題。雖然日常生活中用的比較多。都是我買東西時的一些。簡單的演算法。可是你的這個題我覺得特別難。如果去買東西是緊俏商品。價格就會飛漲了。就是無限元法。

❽ 企業怎麼有效利用有限元分析軟體

企業怎麼有效利用有限元分析軟體方法如下：
1、做任何一件事情，明確目標都是最重要的，如果分析目的不明確，一切都是白費。需要通過這次模擬分析搞明白要哪些數據對哪些性能指標的影響。
2、明確了分析目的，就可以選取合適的分析類型，用盡可能簡單的模型，盡可能短的時間得到解決問題所需要的分析結果是在制定分析計劃中的基本原則。運用理論和經驗上的判斷，建立簡化模型，只需要選取關鍵部件就好，並定義合適的邊界條件。
3、對分析結果的評價，首先是判斷結果的數量級是否有問題，如果分析結果明顯比實際大幾十倍，甚至上百倍的，那有可能是參數設置錯誤。
4、一般要得出有用結論，往往要做多次分析，評價不同參數修改後關鍵指標的變化，是否有什麼規律。
5、要提出優化產品設計的建議，一般得有多年實踐經驗，對產品很熟悉才行。作為一個有限元分析分析工程師，需要有堅實的理論基礎，熟練應用必要的有限元分析軟體，以及豐富的工程實踐經驗，才能在實際工程項目中，真正用好CAE。

❾ 有限元都應用在哪些領域

有限元分析可被用來分析比較復雜的、用一般地代數方法無法足夠精確地分析的系統，它可以提供使用其它方法無法提供的結果。在實踐中一般使用電腦來求解在分析時出現的巨量的方程組。

在分析一個物體或系統中的壓力和變形時有限元分析是一種常用的手段，此外它還被用來分析許多其它問題如熱傳導、流體力學和電力學。

❿ 有限元分析方法是指什麼

有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用數學近似的方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬。利用簡單而又相互作用的元素（即單元），就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。

有限元分析是用較簡單的問題代替復雜問題後再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的（較簡單的）近似解，然後推導求解這個域總的滿足條件（如結構的平衡條件），從而得到問題的解。

因為實際問題被較簡單的問題所代替，所以這個解不是准確解，而是近似解。由於大多數實際問題難以得到准確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應各種復雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。

(10)有限元分析方法在食堂中的應用擴展閱讀：

有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區別在於它的近似性僅限於相對小的子域中。20世紀60年代初首次提出結構力學計算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：「有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函數」，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一種局部化情況。

不同於求解（往往是困難的）滿足整個定義域邊界條件的允許函數的Rayleigh Ritz法，有限元法將函數定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數），且不考慮整個定義域的復雜邊界條件，這是有限元法優於其他近似方法的原因之一。