登陆注册
7418000000041

第41章 有限元分析

有限元这个概念,最早在几个世纪前就已产生并得到了应用,例如用多边形(有限个直线单元)逼近圆来求得圆的周长,就是有限元法的一个应用。

它的基本思想是将结构离散化,用有限个容易分析的单元来表达复杂的对象。

单元之间通过有限个节点相互连接,然后通过变形协调条件综合求解。

由于单元数量是有限的,节点数目也是有限的,所以才被称为有限元法。

由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣,经过短短数十年的努力,随着计算机技术的快速发展和普及,有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域,成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。

它广泛应用于弹塑性力学、断裂力学、流体力学、热传导等领域,并且在工程领域不断深入,遍及宇航工业、核工业、机电、化工、海洋等工业,是机械产品动、静、热特性分析的重要手段。

有限元法在产品结构设计中的应用,使得机电产品设计产生了革命性的变化,理论设计代替了经验类比设计。

可以说正是有了有限元法,才让计算机辅助制造成为可能。

后世的有限元分析软件通常可以和通用CAD软件的集成使用,即在用CAD软件完成部件和零件的造型设计后,能直接将模型传送到CAE软件中进行有限元网格划分并进行分析计算,如果分析的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析,直到满意为止,从而极大地提高了设计水平和效率。

不过在这个年代,有限元法提出来才没多少年,国内外对其研究大多处于理论阶段,在工程领域的应用非常少见。

杨卫宁居然将有限元法与CAD软件结合在一起,让设计师直接通过计算机,就能对其设计的产品结构力学特性进行有限元分析,这在计算科学史上,都算得上是一件划时代的大事。

后世一直到九十年代中后期,CAD与有限元的结合才在全球范围内普及开来,而杨卫宁直接让它提前十多年面试,立即引起了陈良伟、刘越、景东阳等人的注意。

“小杨,你说的这个有限元模型生成器,到底是怎么回事?”结构与强度设计室主任张为民问道。

他是搞结构力学的,对这项技术敏感度最高。

杨卫宁仿佛早就知道张为民会问这个问题,微微一笑,说道:“张主任,不知道你们有没有听过有限元分析?”

“有限元分析?”

张为民微微一愣是,陈良伟、刘越和谷景阳也面面相觑。

他们都习惯了从工程实践角度去解决问题,对于这些纯理论的东西,了解得并不深。

倒是一旁来自华清大学的邝世林教授第一时间反应了过来,说道:“小杨,你说的有限元分析,是冯康院士提出的基于变分原理的差分方法吧?”

杨卫宁微微一愣,点了点头,笑道:“看来邝教授您也知道有限元法?”

邝世林笑道:“我只是大概有过了解,对这项技术的具体细节知道不深。”

杨卫宁点头道:“有限元分析的本质是用较简单的问题代替复杂问题,然后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个较简单的近似解,然后推导求解这个域总的满足条件,比如零部件结构的平衡条件,从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,所以可以成为行之有效的工程分析手段。”

杨卫宁见众人对这项技术还不是很了解,继续道:“有限元分析真正提出也才没多少年。1969年,雷·克拉夫教授发表一篇名为的《thefiniteelementinplanestress****ysis》的论文,第一次将有限元分析应用到工程领域。”

“我们国家对有限元的研究也非常早,香港的张佑启教授,于1967年与辛凯维奇合作,首次出版有限元巨著《结构与连续力学的有限元法》,是有限元特别是板元和壳元的先驱,奠定了半解析解有限元法的基础。中科院的冯康院士,于50年代末60年代初,在解决大型水坝计算问题的集体研究实践的基础上,独立于西方创造了一整套解微分方程问题的系统化、现代化的计算方法,当时命名为基于变分原理的差分方法,就是现在国际上通称的有限元方法。就在前几年,冯康院士在间断有限元理论方面,建立了间断函数类的庞加莱型不等式,并在此基础上建立了间断有限元函数空间的嵌入理论,为组建和指导我国计算数学队伍做出了重大贡献。”

听着杨卫宁将中国科学家在有限元法中的贡献娓娓道来,现场众人为之感到自豪的同时,也暗暗佩服杨卫宁的博闻强识。

这个年代,通信效率极低,科研人员大多只对专业内的一些信息感兴趣,至于其他科研领域的进展,就不甚了解了。

像杨卫宁这样,无论是在航空工程、程序编写、计算科学、应用数学等领域均表现出极高水准的研究员,几乎从来没有见过。

就连一直追踪CAD技术发展的邝世林教授也暗暗感到心惊,也不知这个小杨到底从哪里冒出来的,他懂得东西也太多了吧?

见众人依旧一副半懂不懂的模样,杨卫宁摇了摇头,也不再过多解释。

等以后他们用习惯了,就知道有限元和CAD结合在一起的功能有多么强大了。

后世著名的菲尔兹奖得主丘成桐教授在清华大学所作题为《中国数学发展之我见》的报告中,对有限元分析有过这样的评价:“中国近代数学能够超越西方或与之并驾齐驱的主要原因有三个,一个是陈省身教授在示性类方面的工作,一个是华罗庚教授在多复变函数方面的工作,最后一个就是冯康教授在有限元计算方面的工作。”

同类推荐
  • 完美大明星

    完美大明星

    陆晨做了一个梦,一个很长很长的梦。梦里的世界熟悉而又陌生,不一样的人物演绎着不一样的精彩。歌手、演员、自由撰稿人,他居然在梦世界中经历了三段不同的人生!当梦醒来,陆晨由此踏上了一条成为完美大明星的璀璨之路!---------------------------PS:平行世界自创设定,请勿对比现实,新人新作求点击、收藏、推荐!欢迎入大明星读者群494193990(空)
  • 超神直播间

    超神直播间

    喜欢上网看直播的张小乐,意外得到了‘超神直播间’的内测权限,然后犯二的张小乐,直接在用户等级上调至为最高的‘鸿蒙神’。一瞬间成为最牛直播粉丝,引各大主播跪舔!但更主要的是,这个直播间大部分直播内容为以下几种。【户外直播】:赤炎老祖屠龙记,全程高清直播。【畅谈天地】:江道长老浅谈如何在苛刻条件环境下完成筑基。【才子佳人】:东荒十艳之柳慕颜仙子,献广陵绝曲。叮咚!有仙家打赏仙石给予主播,伴随超级大宝箱,各位粉丝快来抢啊。这还是人界直播间,往后还有仙界,神界,同时从直播间获得的东西……都能出现在现实中!
  • 在漫威当超级英雄的那些年

    在漫威当超级英雄的那些年

    一个不小心穿越了,而且穿越了美利坚。好吧穿越美利坚也没什么不好的。但是那个拿着锤子漫天飞来飞去的家伙都是谁!嘿~谁在那里控制雷暴!不知道这种天气影响生意吗!还有那边那个绿皮的大家伙,没错说的就是你!不许动我的快餐车!这是一个在漫威的超级英雄的世界里只想自保和保卫家人的家伙成为超级英雄的故事。PS:英雄能力与时间线请以本书为准书友群:539763655
  • 还说你不会武功

    还说你不会武功

    上古洪荒诸天神佛百鬼夜行一个废材觉醒者在都市中自我救赎的道路哦!林咚,还说你不会武功!
  • 虚拟人生之全能巨星

    虚拟人生之全能巨星

    “平凡人的命运啊,当然是要靠自我奋斗,而像我这种先知,也不能太变态,毕竟还是要考虑到历史的进程嘛。”一次穿越,一个系统,开启了云飞扬另一段不一样的精彩人生!
热门推荐
  • 垂钓日记

    垂钓日记

    本书收录了《“战”安昌》、《云竹风光掠影》、《冰天雪地独斗寒》、《寒风砭骨》、《倾听冰声》、《在大风中搏击》、《暖泉沟空军之行》、《青海湖散记》、《买鱼竿》、《夏钓清潭》等作品。
  • 去菰村的经历

    去菰村的经历

    县里一定要用他们的车把我送回省城。我知道他们的意思,他们把我安全送出荒泽县,也就成功地阻止了我看菰村的选举,也就把我阻隔在了真相之外,他们也就松一口气了。走的时候,车的后备箱里塞满了各种当地的土特产,计有野菰米一盒、酒一件、冷冻小龙虾、冷冻鱼六盒、辣椒酱和臭豆腐二提,等等。老马一再交代我,一定要在八小时之内放进冰箱,否则就要坏掉。也就是说,我必须八小时内赶到省城的家。为了这六盒冷冻产品,我还能说什么呢?我还会半途杀个回马枪,再去菰村?不会的。再者选举结束了,我还能看什么?另外车是他们的,说一定要送我回去,相当于押送。我当然只有回去了。
  • 汉魏六朝百三家集束晢集

    汉魏六朝百三家集束晢集

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 太上慈悲道场灭罪水忏

    太上慈悲道场灭罪水忏

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 陆地仙经

    陆地仙经

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 风水无双

    风水无双

    别看那恶名昭著的赤川左将军与当朝宁华侯互相掐架了几十年,其实他们两个私下却是私交甚好,直到某日,左将军于大庭广众之下将其挂到城墙上,两个人之间的关系就开始迅速恶化。终于,在宁华侯机智(厚颜无耻)的计策中,左将军华丽丽的落入法网。
  • 尼古丁

    尼古丁

    前些时候,小妹他们周刊社有人到南边跑发行,到了李彬那个县,不巧碰到该县政府人士忙于举丧:县长死了,同死的还有主任,秘书和司机各一名。四人死亡属因公殉职性质:有强台风正面袭击该县,县长率队下乡指挥抗灾,去了浅沙湾,却不在乡里村里老实待着,坐上车带着人跑进海湾中那条水坝。这人担心台风大潮把修了一半匆促停工的水坝冲毁,前功尽弃,因此不听劝阻,非要上去看看。结果一排大浪扑过,连车带人全部落水,无一生还。钟路琳愣了。
  • 异世界的满级玩家

    异世界的满级玩家

    世界寿命最长的游戏《燃烧神域》,依靠破格级神器‘窃空之手’纵横其中并将整个游戏世界搞得苦不堪言的某个大盗贼终于迎来了来自官方的针对后,居然带着所有的账号及道具穿越到了异世界来到异世界后,某人吓了一跳异世界=新手村?(简介似乎有点老套有点俗?算啦,不管啦,本书主角开场满级,无敌文!)作者新书《异世界的重生神明》,在QQ阅读,欢迎各位收藏!
  • 畏宠潜逃:这个王妃有点刁

    畏宠潜逃:这个王妃有点刁

    他之与她,是幼年的微茫之光;她之于他,是那年的记忆浅淡。他是龙之九子,是南国最不受宠的皇子,离宫五年,一朝凯旋,他平定荒漠之乱,扳倒当权之人,登基称帝。她是荒漠里最小的公主,八岁丧母,十六岁成为南城中最富盛名的花魁,她是九王侧妃,却在九王称帝后,销声匿迹,无人寻得她的踪迹。*“世人都道你睿智无双,却不知你这记性竟不如那三岁孩童。”“世间万物,记一人足矣。”她一直以为来日方长可以解决世间万事,却不曾想人之一生,也许等不到来日,也错失了方长。
  • 海外故事

    海外故事

    无数事实、经验和理性已经证明:好故事可以影响人的一生。而以我们之见,所谓好故事,在内容上讲述的应是做人与处世的道理,在形式上也应听得进、记得住、讲得出、传得开,而且不会因时代的变迁而失去她的本质特征和艺术光彩。为了让更多的读者走进好故事,阅读好故事,欣赏好故事,珍藏好故事,传播好故事,我们特编选了一套“故事会5元精品系列”以飨之。其选择标准主要有以下三点:一、在《故事会》杂志上发表的作品。二、有过目不忘的艺术感染力。三、有恒久的趣味,对今天的读者仍有启迪作用。愿好故事伴随你的一生!