有限元開(kāi)題報告

　　在數學(xué)中，有限元法是一種為求解偏微分方程邊值問(wèn)題近似解的數值技術(shù)，是現今有效的工程分析手段之一。

　　論文題目《有限元分析及應用》

　　1本論文選題意義及國內外現狀

　　1.1選題背景、目的及意義

　　1.1.1背景

　　隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的加劇，產(chǎn)品更新周期愈來(lái)愈短，企業(yè)對新技術(shù)的需求更加迫切，而有限元分析模擬技術(shù)是提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設計周期、提高產(chǎn)品競爭力的一項有效手段，所以，隨著(zhù)計算機技術(shù)和計算方法的發(fā)展，有限元法在工程設計和科研領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的重視和應用，已經(jīng)成為解決復雜工程分析計算問(wèn)題的有效途徑，現在從汽車(chē)到航天飛機幾乎所有的設計制造都已離不開(kāi)有限元分析計算，其在機械制造、材料加工、航空航天、汽車(chē)、土木建筑、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用已使設計水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。

　　1.1.2目的

　　有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)是工程技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)計算的極為重要的方法之一，利用有限元分析可以獲得幾乎任意復雜工程結構的各種機械性能信息，還可以直接就工程設計進(jìn)行評判，對各種工程事故進(jìn)行技術(shù)分析。此外，有限元分析在建筑行業(yè)也有廣泛的應用，運用有限元分析可以對建筑設計予以評估。

　　1.1.3選題的意義

　　隨著(zhù)世界日益激烈的競爭，每個(gè)民族和個(gè)人都應該提高自身的素養，國與國的競爭的核心已經(jīng)變成了技術(shù)的競爭。有限元分析法是解決實(shí)際問(wèn)題的重要方法之一，通過(guò)學(xué)習研究有限元分析法可以將理論與實(shí)際相結合，有效的提高應用能力，使所學(xué)的知識得以運用。

　　1

　　1.2國內外現狀

　　1.2.1國內現狀

　　在工程應用方向，重型模鍛液壓機是一個(gè)國家重要的基礎制造裝備，我們目前還沒(méi)有4萬(wàn)噸以上的大型模鍛液壓機，嚴重制約了我國國防航空航天及其它重型設備領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)研制，阻礙了我國的科技發(fā)展。在軟件方面，國產(chǎn)有限元軟件僅有FEPG,JFEX,KMAS較單一的軟件，在處理大型有限元分析問(wèn)題時(shí)，有些乏力。

　　1.2.2國外現狀

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，基于有限元方法原理的軟件大量出現，并在實(shí)際工程中發(fā)揮了愈來(lái)愈重要的作用;目前，國外專(zhuān)門(mén)軟件的有限元分析公司有幾十家，著(zhù)名的通用有限元分析軟件有ANSYS，ABAQU，MSC/NATRAN,MSC/MARC,ADINA,ALGOR,PRO/MECHANICA,IDEAS。有關(guān)有限元分析的學(xué)術(shù)論文，每年不計其數，學(xué)術(shù)活動(dòng)非�；钴S，為的科研和制造業(yè)起到了具大的推動(dòng)作用。

　　2主要設計內容

　　2.1論文目的

　　橋梁：

　　現代橋梁是一個(gè)重要的結構形式之一，反映著(zhù)一個(gè)區域的政治、經(jīng)濟、文化。采用精確的有限元分析方法對橋梁施工過(guò)程中因結構變化的各種受力狀態(tài)進(jìn)行細致的分析。

　　機械：

　　對于不同的材料，由于它的承載破壞的機理不同，應運用有限元根據材料的受力狀態(tài)、環(huán)境要求，作出一定的分析，完成機械的設計，并對機械的作出評估。

　　2.2設計方法

　　根據拉力、剪應力、畸變能對實(shí)例予以評估

　　2

　　(1)最大拉應力準則(max. tensile stress criterion)：若材料發(fā)生脆性斷裂失效，其原因是材料內所承受的最大拉應力達到了所能承受的極限 (一般用于脆性材料) 。

　　(2)最大剪應力準則(max. shearing stress criterion)：若材料發(fā)生屈服(或剪斷)，其原因是材料內所承受的最大剪應力達到了所能承受的極限(一般用于韌性材料)。

　　(3)最大畸變能準則(max. distortion energy criterion)：若材料發(fā)生屈服(或剪斷)，其原因是材料內的.畸變能密度達到了所能承受的極限(一般用于韌性材料，也稱(chēng)為 Mises 等效應力強度準則)。

　　2.3設計結果

　　通過(guò)對橋體的材料、結構、環(huán)境運用有限元分析，計算出其最大承受重量，對機械的保險杠進(jìn)行建模，計算出其所能承受的最大沖擊力，測試其安全性能。

　　2.4結論

　　橋體所能承受最大負荷為多少，是否能保證車(chē)輛的安全通行

　　汽車(chē)保險杠在突發(fā)事件中能否對當事人起一定的保護作用，長(cháng)期的雨水腐蝕會(huì )對其所承受最大剪應力影響有多大

　　3擬采用的設計思路

　　實(shí)踐步驟：

　　第一步：

　　問(wèn)題及求解域定義：根據實(shí)際問(wèn)題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區域。

　　第二步：

　　求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連

　　的有限個(gè)單元組成的離散域，習慣上稱(chēng)為有限元網(wǎng)絡(luò )劃分。顯然單元越小(網(wǎng)格越細)則離散域的近似程度越好，計算結果也越精確，但計算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術(shù)之一。

　　第三步：

　　確定狀態(tài)變量及控制方法：一個(gè)具體的物理問(wèn)題通�？梢杂靡唤M包含問(wèn)題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等價(jià)的泛函形式。

　　第四步：

　　單元推導：對單元構造一個(gè)適合的近似解，即推導有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標系，建立單元試函數，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣(結構力學(xué)中稱(chēng)剛度陣或柔度陣)。 為保證問(wèn)題求解的收斂性，單元推導有許多原則要遵循。 對工程應用而言，重要的是應注意每一種單元的解題性能與約束。例如，單元形狀應以規則為好，畸形時(shí)不僅精度低，而且有缺秩的危險，將導致無(wú)法求解。

　　第五步：

　　總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方程(聯(lián)合方程組)，反映對近似求解域的離散域的要求，即單元函數的連續性要滿(mǎn)足一定的連續條件�？傃b是在相鄰單元結點(diǎn)進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導數(可能的話(huà))連續性建立在結點(diǎn)處。

　　第六步：

　　聯(lián)立方程組求解和結果解釋?zhuān)河邢拊�法最終導致聯(lián)立方程組。聯(lián)立方程組的求解可用直接法、迭代法和隨機法。求解結果是單元結點(diǎn)處狀態(tài)變量的近似值。對于計算結果的質(zhì)量，將通過(guò)與設計準則提供的允許值比較來(lái)評價(jià)并確定是否需要重復計算。

　　簡(jiǎn)言之，有限元分析可分成三個(gè)階段，前置處理、計算求解和后置處理。 前置處理是建立有限元模型，完成單元網(wǎng)格劃分;后置處理則是采集處理分析結果，使用戶(hù)能簡(jiǎn)便提取信息，了解計算結果。

　　4相關(guān)軟件

　　編輯軟件：

　　Excel2007; Word2007; Mathtype;

　　分析、統計軟件：

　　Matlab7.01; Spss17.0

　　5工作進(jìn)度安排

　　12.12.22—12.12.31

　　13.01.13

　　選題、查閱相關(guān)資料 開(kāi)題答辯 調整論文結構、準備檢查 13.03.02—13.04.27 13.05.01—13.05.17 13.05.18—13.05.31 完成論文初稿

　　導師初稿審查 論文定稿 論文答辯、評定成績(jì) 論文裝訂、論文資料歸檔 13.06.01—13.06.04 13.06.08—13.06.09 13.06.10—13.06.15

　　參考文獻：

　　著(zhù) 作：

　　[1] 張紅武，呂昕。 彎道水力學(xué)。 水利電力出版社，1993有限元分析及應用

　　[2] 曾攀。有限元分析基礎教程。清華大學(xué)，2008

　　[3] 石偉。有限元分析基礎與應用教程。機械工業(yè)出版社，2010

　　[4] 羅伯特·D·庫克。有限元分析分析概念與應用。西安交通大學(xué)出版社，2007

　　[5] (美)莫維尼(Moaveni,S.)。有限元分析——ANSYS理論與應用(第三版)。電子工業(yè)出版社。2008

　　[6] 美)庫克 等著(zhù)，關(guān)正西，強洪夫 譯。有限元分析的概念與應用。西安交通大學(xué)出版。社。2007

　　[7]胡于進(jìn)，王璋奇。有限元分析及應用。清華大學(xué)出版社。2008

　　[8] 紀愛(ài)敏。機械CAE分析原理及工程實(shí)踐。電子工業(yè)出版社。2009

　　[9] 岳中琦 陳沙。巖土工程材料的數字圖像有限元分析�！稁r石力學(xué)與工程學(xué)報》2004年 第6期

　　[10] 葉尚輝。建立有限元模型的一般方法�！峨娮訖C械工程》1999年 第6期

　　[11] 倪曉宇 易紅。機床床身結構的有限元分析與優(yōu)化�！吨圃旒夹g(shù)與機床》2005年 第2期

　　[12] 龔曙光 邱愛(ài)紅�；�于有限元分析的零部件優(yōu)化設計研究與應用�！稒C械》2002年 第5期

　　[13] 袁益讓。半導體器件數值模擬的特征有限方法和分析�！稊祵W(xué)物理學(xué)報：A輯》1993年 第3期

　　[14] 劉宏偉 張芹�；�于有限元分析的長(cháng)條狀主鏡支撐結構設計�！豆鈱W(xué)精密工程》2003年 第6期

　　[15] 張鐵山 唐云輕型汽車(chē)車(chē)架動(dòng)態(tài)有限元分析�！赌暇├砉ご髮W(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版》2001年 第6期

　　評價(jià)總結：

　　指導教師評價(jià)：

【有限元開(kāi)題報告】相關(guān)文章：

開(kāi)題報告 碩士開(kāi)題報告12-12

開(kāi)題報告格式及開(kāi)題報告的寫(xiě)法12-03

沖壓技術(shù)開(kāi)題報告計開(kāi)題報告03-21

課題開(kāi)題報告的格式及開(kāi)題報告的寫(xiě)法02-06

課題開(kāi)題報告格式及開(kāi)題報告的寫(xiě)法12-03

開(kāi)題報告格式與開(kāi)題報告寫(xiě)作技巧03-28

教育開(kāi)題報告12-03

外語(yǔ)開(kāi)題報告12-04

護理開(kāi)題報告12-04