有限元理论入门(附ppt和材料属性表杨氏模量等材质参数)

机器人产品圈 2025-07-04 08:00

前言:今天主要分享一些有限元的理论知识,笔者在总结这文章的时候也自己学习了,若有不全的地方请见参考资料(注:参考资料见文末)

有限元分析(FEA)是使用称为有限元法(FEM)的数值技术对任何给定的物理现象进行模拟。工程师使用FEA软件来减少物理原型和实验的数量,并在设计阶段优化组件,以更快地开发出更好的产品,同时节省成本。

动力有限元是基于有限元方法分析结构在动载荷下动力响应的技术,以静力有限元为基础,核心差异在于考虑惯性力和阻尼力,载荷及位移、应变、应力等均为时间的函数,平衡方程为二阶常微分方程组。全文思维导图如下:


其分析流程包括结构离散化、单元分析(建立刚度、质量、阻尼矩阵及单元动力学方程)、整体分析(形成整体系统动力学方程)、求解动力方程及后续应力应变计算与强度校核等。


通过虚位移原理推导方程,涉及刚度阵(与静力分析相同)、质量阵(分协调和集中质量阵)、阻尼阵(如 Rayleigh 阻尼阵)及节点动载荷列阵。


分析类型分固有特性分析(模态分析,获取固有频率、振型等,由结构自身质量与刚度决定)和响应分析(获取位移等随时间的变化,采用直接积分法或振型叠加法)。


模态分析用行列式展开法等计算模态参数;时程分析通过振型分解法或直接积分法(如中心差分法、Newmark 法等)求解响应,可解决地震、风载荷等动力问题。


有限元分析用的材料属性表杨氏模量等


参考资料(已汇总在Excel里,按文章标题关键字查找自取!)

FEM-04 变分原理基础.ppt

FEM-05 杆梁结构有限元.ppt

FEM-06 杆梁结构有限元.ppt

FEM-07 杆梁结构有限元3(算例).ppt

FEM-08 平面问题有限元(三角形).ppt

FEM-09 平面问题有限元(四边形).ppt

FEM-10 平面问题有限元(四边形)2.ppt

FEM-10-2 结构静力学分析.ppt

FEM-11 空间问题有限元 (2).ppt

FEM-11 空间问题有限元.ppt

有限元分析用的材料属性表杨氏模量等.xls

Ch13-16_动力有限元.pptx

FEM-02-3 !!弹性力学基础(三类方程).ppt


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