矩阵分析理论在实际工程中的应用_论述题:会软件操作≠会做有限元分析(100分)…

近年来,ANSYS Workbench因其工程化的直观操作方式,显著降低了有限元分析的操作难度和应用门槛,使得基于Workbench相关组件进行结构分析的用户数量有了较大的突破。

尽管大部分的初级用户能够快速掌握软件的基本操作,但面对实际工程问题,却往往不知如何下手,不能独立地制定分析方案;试图去模仿一些例题的操作方法,却不清楚为什么这么做;稀里糊涂算出一个结果,却解释不了算得对不对。

因此,大家普遍有一种感觉,只会软件操作,真的不等于会做有限元分析。下面从有限元分析实现过程的各个环节来跟大家探讨这一问题。

一、制定分析方案

面对一个待分析的具体的工程问题,分析之前需要制定方案。

首先要做的是给问题定性,即:这是一个什么样的问题力学(物理)机制是什么解域和边界条件是否明确个定性的过程实际上就是把工程问题映射为一个力学问题。这里需要指出的一点是,对于机理和控制方程都讲不清楚的问题,也绝对不可能用分析软件模拟出来任何有意义的结果,这是因为软件的求解器都是根据具体的控制方程来编制的计算程序。

力学问题明确后,接下来就是通过有限元软件来求解这个问题了,需要将这个力学问题用软件的语言加以描述,最终建立分析计算所需的有限元模型。建模的过程实际上是把力学问题映射为计算模型的过程。

因此,制定分析方案的关键在于上述“二次映射”的过程,下图中的两个箭头形象地表示了这种映射过程。力学和工程知识在映射过程中起到了“桥梁”和“纽带”作用。

各种单元都有其局限性和应用的条件,具体选择何种单元,要根据结构受力特点来选择。比如,剪力墙结构中间的连梁,如果用梁单元来分析是否总是合理呢/p>

只有懂原理,才能够在建模过程中做到有理有据、心中有数。否则,软件操作再熟练,也未必能建立正确合理的计算模型。

三、载荷和边界条件

载荷和边界条件是有限元分析能否成功的又一重要环节。

有限元方法本身在假设单元位移模式时,必须满足相容条件和完备性条件,因此其位移模式中必然包含刚体位移,由奇异的单元刚度矩阵组成的结构刚度矩阵也是奇异的,需要引入边界条件才能正确地解答。这个意义上来讲,有限元分析中边界条件对得到正确解答起到决定性的作用。

下图所示的几个梁结构,其刚度矩阵都是完全相同的,但是不同的约束条件实际上对应了完全不同的问题。

有限元分析的最终目的是驱动和改进设计,根据计算结果对设计进行调整和优化,因此分析计算更要与力学原理和工程知识联系起来。之前遇到用户在计算梁的强度问题,计算结果表明强度不足需要补强,但是设计人员没有材料力学的概念,把补强板放置在梁的中性层位置,然后又再次进行了强度分析,结果可想而知。这个案例也表明,离开了专业背景和力学原理的指导,有限元分析变成了毫无意义的数值游戏。

六、ANSYS Workbench结构分析理论详解与深入提高

综上所述,通过对上面有限元分析各个环节的具体讨论可知,仅仅是掌握了软件的操作方法,并不等于会做有限元分析。为了帮助大家更好的理解ANSYS Workbench 结构分析理论,受仿真秀平台的邀请,我将在仿真秀平台发起一轮线下专项培训。以下是具体内容:

1、时间与地点

2019年11月23 —11月25日(3天,提前一天可 道)

培训地点:北京(具体地点 名后由工作人员通知)

2、讲师介绍

3、我的培训大纲

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4、培训费用

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