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有限单元法求解的基本步骤

时间:2023-11-06 百科知识 版权反馈
【摘要】:以结点位移{δ}e为基本的未知量,选择一个位移函数,用单元的结点位移唯一地表示单元内部任一点的位移。应变{ε}和应力{σ}的表达。这是有限单元法求解应力问题的最重要一步。平衡方程组的建立和求解。在每一结点建立用结点位移表示的静力平衡方程:[k]e{δ}e=[F]e,得到一个线性方程组;求解这个方程组,求出结点位移{δ}e;然后可求得每个单元的应力{σ}。

2.1 有限单元法求解的基本步骤

对于一个连续体,采用位移有限元进行结构分析的基本步骤如下:

(1)连续介质的离散化。用虚拟的线将连续介质划分为有限个单元,这些单元由结点相互连接。

(2)位移函数{r}的选择。以结点位移{δ}e为基本的未知量,选择一个位移函数,用单元的结点位移唯一地表示单元内部任一点的位移。

(3)应变{ε}和应力{σ}的表达。通过位移函数,用结点位移唯一地表示单元内任一点的应变;再利用广义虎克定律,用结点位移唯一地表示单元内任一点的应力。

(4)单元刚度矩阵[k]e的建立。利用能量原理,确定与单元内部应力状态等效的结点力;再利用单元应力与结点位移的关系,建立等效结点力与结点位移的关系,即单元刚度矩阵。这是有限单元法求解应力问题的最重要一步。

(5)载荷{P}的移置。将每一单元所承受的外载荷,按静力等效原则移置到结点上:[F]e

(6)平衡方程组的建立和求解。在每一结点建立用结点位移表示的静力平衡方程:[k]e{δ}e=[F]e,得到一个线性方程组;求解这个方程组,求出结点位移{δ}e;然后可求得每个单元的应力{σ}。

下面以三角形单元为例,介绍位移有限单元法进行结构应力分析的基本步骤。

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