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
  • 网恋77天

    网恋77天

    简介:该书是一本以QQ为题材的校园网恋的浪漫爱情故事。这里没有武侠里的刀光剑影,这里没有玄幻里的斗气魔法,这里没有科幻里的天马行空,这里没有历史里的源远流长,这里没有后宫里的勾心斗角,这里没有悬疑里的扑朔迷离,这里也没有灵异里的毛骨悚然……这里只有毫无营养的对白以及淡淡的故事构筑成平淡无奇的小说。
  • 我的老婆是财神

    我的老婆是财神

    这是一部穷矮搓逆袭高富帅的奋斗史,也是一场普通男华丽战斗倒霉的周晓遇到落难的女财神之后,金钱入手,原来赚钱真的可以像吃饭一样容易……
  • 大名人

    大名人

    “巨星?不不,只能说名人吧!比起巨星,我更喜欢别人称我作者或者演员。”‘系统,你有智慧么?’“回宿主,本系统属于半智能系统。可以思考、回答与系统、与宿主有关的问题。但并没有大脑和灵魂,所以没有智慧。”‘可是我现在好想骂你全家怎么办?’“宿主想骂的话可以尽情的骂,反正本系统也没有全家。而且本系统也没有情绪,所以不会生气。宿主可以尽情的骂,请~”“我...神TM请...”
  • 医路坦途

    医路坦途

    医学生张凡,获得未来医疗系统,平凡的生活开始变得无限精彩。QQ群782723204!欢迎来吹牛
  • 最强师圣

    最强师圣

    他是地下世界的王者,“人称鹰王”,他厌倦杀戮,回归华夏。有人问他:为什么要回去,他只说:回去泡妞,当老师,造福一方
热门推荐
  • 帝临鸿蒙

    帝临鸿蒙

    三千世界,浩瀚无垠,隐含无尽神秘;九重天外,诸朝并立,雄踞一方天宇;万千雄主,谁为真皇?诸天万朝,谁人又可一统三千大世界,万古独尊?羽皇,一个被预为天命之皇者的神秘少年,怀着满腔的仇恨,走上了一条争霸诸天的皇道天途。
  • 冷情夫君快认栽

    冷情夫君快认栽

    她,冷安夏,是二十一世纪的孤儿,不知道亲身父母是谁,无意中遇见了一位奇怪的白胡子老者,于是,被骗往了一个叫做天罗大陆的世界……她,夏浅沫,东国丞相的孙女,废柴木头女,虽父亲抛弃,但她有疼爱她的爷爷,宠爱她的哥哥。最后却被情敌迫害,一命归西。当冷安夏附身到夏浅沫身上,又会发生什么样惊天动地的事呢?有人说,她很心狠,惹了她的人,死,亦或是生不如死。有人说,她很重情,只要是被她认可的人,她会不顾一切的去保护。有人说,她是变态,飞升高手,药神,驯兽帝师,炼器帝师,凌驭万兽……然而,有的时候,却是人外有人,天外有仙一位青年男子手拿着铁剑,剑芒划过她的脸庞,从上往下,他的目光就像是在看一个微不足道的蝼蚁。“人外有人,天外有天,就算是到了地仙又如何?在我眼里,不过是个弱小的存在。”女子仰起脑袋,面容苍白,嘴唇微微颤抖,手指用深了力度。上仙么?她早晚有一天,也会到如此地步……“我就是女神,我就是天主,不服我?可以,只要你能够打败我。”——冷安夏语录(中西幻结合,美男多多,宠物多多)------------为寻双亲,初临异世魔宠山脉,凌驾万兽妖族太子,愿为跟班破解封印,解救神兽神界圣光,无法匹敌利剑出鞘,杀人无形天下之大,谁与争锋----------领养表:【女主】冷安夏:菁熙梓ciyi领养【美男列表】沙修淮(妖孽美男):我自己领养慕容月(冰冷如霜):墨紫玥领养南宫浩然(俊美谪仙):冬风醉领养夏炎(可爱正太):洛汐音墨舞清音任千彦一人一天领养哈~莫紫(腹黑少年):853223324领养慕容亦(温润儒雅):舞月晴空领养魔子心=罗冉(魔界之王):rikkilily领养秋(绝世美男):安静守护你领养红莲(俊美温暖):彤泠儿领养左司辰(清冷如竹):绯烨吟空【宠物列表】冥修(阴冷强势):甜猫儿领养光天使and堕天使:(两只天使)彻底醒了领养狼王小银(美丽纤柔):蓝梦海领养小金金(高傲自大):爵sama领养飞天神豹翔空(超萌超萌):acj领养白发夏炎(忧伤孤独):舞月晴空领养朱雀(天真可爱):惑世魅姬冷决暗空一人一天领养哈~麒麟(如水男子):爱月冰雪领养白虎(火爆专一):舞月晴空上官依诺一人一天领养哈青龙(善良痴情):殇无月领养
  • 终极剿杀

    终极剿杀

    某军区特务连二级士官展力伟,在参加完最后一次沙漠反恐任务之后退役……在一次押运巨款的行动中,运钞车突然遭遇匪徒袭击,其他队员全部炸死,唯有展力伟冒险生还,因此被公安部门怀疑;为了洗清冤屈,他假装生病在医院逃走,然后偶遇当地副市长蓝田玉的女儿蓝小雅。而后,他又潜入与这起案件有关的矿场,结识到案犯之一三眼,三眼告诉展力伟劫持运钞车是银行行长高山一手操纵。随后三眼突然离奇死亡,高山也畏罪自杀,一切又陷入一个大的谜团。
  • 梵志頞波罗延问种尊经

    梵志頞波罗延问种尊经

    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。
  • 快穿之妖妃人生

    快穿之妖妃人生

    【综影视】(包月免费)二十三世界的克隆人因背叛身死,芯片意外掉落二十一世纪平凡女孩车祸后的大脑内,本以为能得到平凡的幸福,却再次被贪心的人类陷害身死,之后穿梭无尽时空,以人身养魂,完成不同人的心愿。女主是狠人,虐渣男,此文爽文。叶妖妃:乖,叫我女王陛下!本文穿电视剧电影,偶尔有原创世界,没有固定cp,试情况而定,性别可变
  • 一不小心当明星了

    一不小心当明星了

    一不小心帮姐姐公司写了个歌,公司变成了世界巨头之一。一不小心搞个配角,电视剧火了。一不小心写个剧本,霸占了好莱坞。一不小心碰到神仙姐姐,就结婚了。……一不小心究竟是重生还是穿越?
  • 做生意不可不知的营销心理学

    做生意不可不知的营销心理学

    生意就是买和卖,做得好与坏不在于你付出了多少时间和金钱,而是取决于你有没有花费心思去琢磨对方的心思,因为买、卖是两种不同的学问。本书以专业的营销学角度出发,由浅入深地为读者解读生意场上的行业规则、行业禁忌,将营销学与心理学相结合,帮助读者更好地做生意。
  • The Eldest Son

    The Eldest Son

    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。
  • 神医农女的一亩三分地

    神医农女的一亩三分地

    现代中西医双料博士意外重生在异时空的小农女身上。吃不饱穿不暖?住着没顶的观景房?没事!咱有双手和头脑,外带附送的空间。缺啥买啥,盖个新屋不愁住。嗯,这个面瘫男是个壮劳力,就勉为其难的收入家门。可为毛这男人会惹上那么多麻烦?“尼码,你不是孤苦无依的伤兵吗?”某女怒了。【情节虚构,请勿模仿】
  • 杨岐方会和尚语录

    杨岐方会和尚语录

    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。