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1、关于有限元法概述第一页，本课件共有31页 有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法，是将弹有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法，是将弹有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法，是将弹有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法，是将弹性理论、计算数学和计算机软件有机结合在一起的一种数性理论、计算数学和计算机软件有机结合在一起的一种数性理论、计算数学和计算机软件有机结合在一起的一种数性理论、计算数学和计算机软件有机结合在一起的一种数值分析技术，是解决工程实际问题的一种有力的数值计算值分析技术，是解决工程实际问题的一种有力的数值计算值分析技术，是解决工程实际问题的一种有力的数值计算值分析技术，是解
2、决工程实际问题的一种有力的数值计算工具。工具。工具。工具。目前，有限单元法在许多科学技术领域和实际工程问题中得到目前，有限单元法在许多科学技术领域和实际工程问题中得到目前，有限单元法在许多科学技术领域和实际工程问题中得到目前，有限单元法在许多科学技术领域和实际工程问题中得到了广泛的与应用，如，机械制造、材料加工、航空航天、土木建了广泛的与应用，如，机械制造、材料加工、航空航天、土木建了广泛的与应用，如，机械制造、材料加工、航空航天、土木建了广泛的与应用，如，机械制造、材料加工、航空航天、土木建筑、电子电气、国防军工、石油化工、船舶、铁路、汽车和能源筑、电子电气、国防军工、石油化工、船舶、铁路、
3、汽车和能源筑、电子电气、国防军工、石油化工、船舶、铁路、汽车和能源筑、电子电气、国防军工、石油化工、船舶、铁路、汽车和能源等，并受到了普遍的重视。等，并受到了普遍的重视。等，并受到了普遍的重视。等，并受到了普遍的重视。现有的商业化软件已经成功应用于固体力学、流体力学、现有的商业化软件已经成功应用于固体力学、流体力学、现有的商业化软件已经成功应用于固体力学、流体力学、现有的商业化软件已经成功应用于固体力学、流体力学、热传导、电磁学、声学和生物学等领域，能够求解由杆、梁、热传导、电磁学、声学和生物学等领域，能够求解由杆、梁、热传导、电磁学、声学和生物学等领域，能够求解由杆、梁、热传导、电磁学、声学
4、和生物学等领域，能够求解由杆、梁、板、壳和块体等单元构成的弹性、弹塑性或塑性问题，求解板、壳和块体等单元构成的弹性、弹塑性或塑性问题，求解板、壳和块体等单元构成的弹性、弹塑性或塑性问题，求解板、壳和块体等单元构成的弹性、弹塑性或塑性问题，求解各类场分布问题，求解水流管道、电路、润滑、噪声以及固各类场分布问题，求解水流管道、电路、润滑、噪声以及固各类场分布问题，求解水流管道、电路、润滑、噪声以及固各类场分布问题，求解水流管道、电路、润滑、噪声以及固体、流体、温度间的相互作用等问题。体、流体、温度间的相互作用等问题。体、流体、温度间的相互作用等问题。体、流体、温度间的相互作用等问题。1、有限元法简
5、介、有限元法简介第二页，本课件共有31页有限元法分析计算的基本思想：有限元法分析计算的基本思想：物体离散化物体离散化物体离散化物体离散化 单元特性分析单元特性分析单元特性分析单元特性分析选择位移模式选择位移模式选择位移模式选择位移模式分析单元的力学性质分析单元的力学性质分析单元的力学性质分析单元的力学性质计算等效节点力计算等效节点力计算等效节点力计算等效节点力 单元组集单元组集单元组集单元组集 求解未知节点位移求解未知节点位移求解未知节点位移求解未知节点位移物体离散化物体离散化物体离散化物体离散化将将将将某某某某个个个个工工工工程程程程结结结结构构构构离离离离散散散散为为为为由由由由各各各各种
6、种种种单单单单元元元元组组组组成成成成的的的的计计计计算算算算模模模模型型型型，这这这这一一一一步步步步称称称称作单元剖分。作单元剖分。作单元剖分。作单元剖分。第三页，本课件共有31页离离离离散散散散后后后后单单单单元元元元于于于于单单单单元元元元之之之之间间间间利利利利用用用用单单单单元元元元的的的的节节节节点点点点相相相相互互互互连连连连接接接接起起起起来来来来；单单单单元元元元节节节节点点点点的的的的设设设设置置置置、性性性性质质质质、数数数数目目目目等等等等应应应应视视视视问问问问题题题题的的的的性性性性质质质质，描描描描述述述述变变变变形形形形形态的需要和计算进度而定。形态的需要和计
7、算进度而定。形态的需要和计算进度而定。形态的需要和计算进度而定。用用用用有有有有限限限限元元元元分分分分析析析析计计计计算算算算所所所所获获获获得得得得的的的的结结结结果果果果只只只只是是是是近近近近似似似似的的的的。如如如如果果果果划划划划分分分分单单单单元元元元数数数数目目目目非非非非常多而又合理，则所获常多而又合理，则所获常多而又合理，则所获常多而又合理，则所获 得的结果就与实际情况相符合得的结果就与实际情况相符合得的结果就与实际情况相符合得的结果就与实际情况相符合 分析单元的力学性质分析单元的力学性质 根据根据根据根据 单元的材料性质、形状、尺寸、节点数目、位置及其含单元的材料性质、形
8、状、尺寸、节点数目、位置及其含单元的材料性质、形状、尺寸、节点数目、位置及其含单元的材料性质、形状、尺寸、节点数目、位置及其含义等，找出单元节点力和节点位移的关系式，这是单元分析义等，找出单元节点力和节点位移的关系式，这是单元分析义等，找出单元节点力和节点位移的关系式，这是单元分析义等，找出单元节点力和节点位移的关系式，这是单元分析中的关键一步。此时需要应用弹性力学中的几何方程和物理中的关键一步。此时需要应用弹性力学中的几何方程和物理中的关键一步。此时需要应用弹性力学中的几何方程和物理中的关键一步。此时需要应用弹性力学中的几何方程和物理方程来建立力和位移的方程式，从而导出单元刚方程来建立力和位
9、移的方程式，从而导出单元刚方程来建立力和位移的方程式，从而导出单元刚方程来建立力和位移的方程式，从而导出单元刚 度矩阵，这度矩阵，这度矩阵，这度矩阵，这是有限元法的基本步骤之一。是有限元法的基本步骤之一。是有限元法的基本步骤之一。是有限元法的基本步骤之一。第四页，本课件共有31页选择位移模式选择位移模式位移法：选择节点位移作为基本未位移法：选择节点位移作为基本未位移法：选择节点位移作为基本未位移法：选择节点位移作为基本未 知量称为位移法；知量称为位移法；知量称为位移法；知量称为位移法；力力力力 法：选择节点力作为基本未法：选择节点力作为基本未法：选择节点力作为基本未法：选择节点力作为基本未 知
10、量时称为力法；知量时称为力法；知量时称为力法；知量时称为力法；混合法：取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知混合法：取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知混合法：取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知混合法：取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知量时称为混合法。量时称为混合法。量时称为混合法。量时称为混合法。位移法易于实现计算自动化，所以，在有限单元法中位移法位移法易于实现计算自动化，所以，在有限单元法中位移法位移法易于实现计算自动化，所以，在有限单元法中位移法位移法易于实现计算自动化，所以，在有限单元法中位移法应用范围最广。应用范围最广。应用范围最广。应用范围最广。第五页，本
11、课件共有31页 有限单元法基本思想的提出，可以追溯到有限单元法基本思想的提出，可以追溯到有限单元法基本思想的提出，可以追溯到有限单元法基本思想的提出，可以追溯到CourantlCourantl在在在在19431943年的工作，他第一次尝试应用定义在三角形区域上的年的工作，他第一次尝试应用定义在三角形区域上的年的工作，他第一次尝试应用定义在三角形区域上的年的工作，他第一次尝试应用定义在三角形区域上的分片连续函数和最小位能原理相结合，来求解分片连续函数和最小位能原理相结合，来求解分片连续函数和最小位能原理相结合，来求解分片连续函数和最小位能原理相结合，来求解StVenantStVenant扭转问题
12、。相继一些应用数学家、物理学家和工程师由于各种原扭转问题。相继一些应用数学家、物理学家和工程师由于各种原扭转问题。相继一些应用数学家、物理学家和工程师由于各种原扭转问题。相继一些应用数学家、物理学家和工程师由于各种原因都涉足过有限单元的概念。因都涉足过有限单元的概念。因都涉足过有限单元的概念。因都涉足过有限单元的概念。但真正的应用实际问题是到但真正的应用实际问题是到但真正的应用实际问题是到但真正的应用实际问题是到19601960年以后，随着电子数年以后，随着电子数年以后，随着电子数年以后，随着电子数值计算机的广泛应用和发展，有限单元法的发展速度才显值计算机的广泛应用和发展，有限单元法的发展速度
13、才显值计算机的广泛应用和发展，有限单元法的发展速度才显值计算机的广泛应用和发展，有限单元法的发展速度才显著加快。现代有限元法第一个成功的尝试，是将刚架位移著加快。现代有限元法第一个成功的尝试，是将刚架位移著加快。现代有限元法第一个成功的尝试，是将刚架位移著加快。现代有限元法第一个成功的尝试，是将刚架位移法推广应用于弹性力学平面问题，这是法推广应用于弹性力学平面问题，这是法推广应用于弹性力学平面问题，这是法推广应用于弹性力学平面问题，这是TurnerTurner，CloughClough等人在分析飞机结构时于等人在分析飞机结构时于等人在分析飞机结构时于等人在分析飞机结构时于19561956年得到
14、的成果。他们第一次给年得到的成果。他们第一次给年得到的成果。他们第一次给年得到的成果。他们第一次给出了用三角形单元求得平面应力问题的正确解答。出了用三角形单元求得平面应力问题的正确解答。出了用三角形单元求得平面应力问题的正确解答。出了用三角形单元求得平面应力问题的正确解答。2、有限元法的发展、有限元法的发展第六页，本课件共有31页 他们的研究工作打开了利用计算机求解复杂平面弹性问题的新他们的研究工作打开了利用计算机求解复杂平面弹性问题的新他们的研究工作打开了利用计算机求解复杂平面弹性问题的新他们的研究工作打开了利用计算机求解复杂平面弹性问题的新局面。局面。局面。局面。19601960年年年年C
15、loughClough进一步处理了平面弹性问题，并第一进一步处理了平面弹性问题，并第一进一步处理了平面弹性问题，并第一进一步处理了平面弹性问题，并第一次提出了次提出了次提出了次提出了 有限单元法有限单元法有限单元法有限单元法 的名称，使人们开始认识了有限单元法的名称，使人们开始认识了有限单元法的名称，使人们开始认识了有限单元法的名称，使人们开始认识了有限单元法.3、有限元法在机械工程领域的应用、有限元法在机械工程领域的应用 有限元分析法的应用使设计水平发生了质的飞跃，在机有限元分析法的应用使设计水平发生了质的飞跃，在机有限元分析法的应用使设计水平发生了质的飞跃，在机有限元分析法的应用使设计水平
16、发生了质的飞跃，在机械工程领域主要表现在以下几个方面：械工程领域主要表现在以下几个方面：械工程领域主要表现在以下几个方面：械工程领域主要表现在以下几个方面：1.1.增加设计功能，减少设计成本；增加设计功能，减少设计成本；增加设计功能，减少设计成本；增加设计功能，减少设计成本；2.2.缩短设计和分析的循环周期；缩短设计和分析的循环周期；缩短设计和分析的循环周期；缩短设计和分析的循环周期；3.3.增加产品和工程的可靠性；增加产品和工程的可靠性；增加产品和工程的可靠性；增加产品和工程的可靠性；4.4.采用优化设计，降低材料的消耗或成本；采用优化设计，降低材料的消耗或成本；采用优化设计，降低材料的消耗
17、或成本；采用优化设计，降低材料的消耗或成本；第七页，本课件共有31页 5.5.在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；6.6.模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；7.7.进行机械事故分析，查找事故原因。进行机械事故分析，查找事故原因。进行机械事故分析，查找事故原因。进行机械事故分析，查找事故原因。轴承强度分析轴承强度分析第八页，本课件共有31页汽车碰撞实
18、验汽车碰撞实验第九页，本课件共有31页刹车制动时地盘的应力分析刹车制动时地盘的应力分析 第十页，本课件共有31页 钢板精轧机热轧制分析钢板精轧机热轧制分析第十一页，本课件共有31页 三维椭圆封头开孔补强三维椭圆封头开孔补强第十二页，本课件共有31页 水轮机叶轮的受力分析模拟水轮机叶轮的受力分析模拟第十三页，本课件共有31页 人体股骨端受力分析第十四页，本课件共有31页 半导体芯片温度场的数值仿真半导体芯片温度场的数值仿真第十五页，本课件共有31页 (1)(1)概念清楚概念清楚概念清楚概念清楚,容易理解。容易理解。容易理解。容易理解。可以在不同的专业背景和水平上建可以在不同的专业背景和水平上建可
19、以在不同的专业背景和水平上建可以在不同的专业背景和水平上建立起对该方法的理解。从使用的观点来讲立起对该方法的理解。从使用的观点来讲立起对该方法的理解。从使用的观点来讲立起对该方法的理解。从使用的观点来讲,每个人的理论基础每个人的理论基础每个人的理论基础每个人的理论基础不同不同不同不同,理解的深度也可以不同理解的深度也可以不同理解的深度也可以不同理解的深度也可以不同,既可以通过直观的物理意义来学既可以通过直观的物理意义来学既可以通过直观的物理意义来学既可以通过直观的物理意义来学习习习习,也可以从严格的力学概念和数学概念推导。也可以从严格的力学概念和数学概念推导。也可以从严格的力学概念和数学概念推
20、导。也可以从严格的力学概念和数学概念推导。(2)(2)适应性强适应性强适应性强适应性强,应用范围广泛。应用范围广泛。应用范围广泛。应用范围广泛。有限元法可以用来求解工程有限元法可以用来求解工程有限元法可以用来求解工程有限元法可以用来求解工程中许多复杂的问题中许多复杂的问题中许多复杂的问题中许多复杂的问题,特别是采用其他数值计算方法特别是采用其他数值计算方法特别是采用其他数值计算方法特别是采用其他数值计算方法(如有限差分法如有限差分法如有限差分法如有限差分法)求解困难的问题。如复杂结构形状问题求解困难的问题。如复杂结构形状问题求解困难的问题。如复杂结构形状问题求解困难的问题。如复杂结构形状问题,
21、复杂边界条件问题复杂边界条件问题复杂边界条件问题复杂边界条件问题,非非非非均质、非线性材料问题均质、非线性材料问题均质、非线性材料问题均质、非线性材料问题,动力学问题等。目前动力学问题等。目前动力学问题等。目前动力学问题等。目前,有限元法在理论有限元法在理论有限元法在理论有限元法在理论上和应用上还在不断发展上和应用上还在不断发展上和应用上还在不断发展上和应用上还在不断发展,今后将更加完善今后将更加完善今后将更加完善今后将更加完善,其使用范围将更加广其使用范围将更加广其使用范围将更加广其使用范围将更加广泛。泛。泛。泛。4、有限元的特点、有限元的特点第十六页，本课件共有31页 (3)(3)(3)(
22、3)有限元法采用矩阵形式表达有限元法采用矩阵形式表达有限元法采用矩阵形式表达有限元法采用矩阵形式表达,便于编制计算机程序。便于编制计算机程序。便于编制计算机程序。便于编制计算机程序。可以充可以充可以充可以充分利用计算机高速浮点运算能力的优势进行大规模数值模拟。分利用计算机高速浮点运算能力的优势进行大规模数值模拟。分利用计算机高速浮点运算能力的优势进行大规模数值模拟。分利用计算机高速浮点运算能力的优势进行大规模数值模拟。由于有限元法计算过程的规范化由于有限元法计算过程的规范化由于有限元法计算过程的规范化由于有限元法计算过程的规范化,目前在国内外有许多通用程序目前在国内外有许多通用程序目前在国内外
23、有许多通用程序目前在国内外有许多通用程序,可以直接套用可以直接套用可以直接套用可以直接套用,非常方便。著名的有非常方便。著名的有非常方便。著名的有非常方便。著名的有MSC.NASTRAN,ANSYS,MSC.NASTRAN,ANSYS,MSC.NASTRAN,ANSYS,MSC.NASTRAN,ANSYS,ADINA,SAP,ASKA,MARK,ABAUSADINA,SAP,ASKA,MARK,ABAUSADINA,SAP,ASKA,MARK,ABAUSADINA,SAP,ASKA,MARK,ABAUS等。等。等。等。5 5、计算机实现及大型有限元软件简计算机实现及大型有限元软件简介介 在大力
24、推广在大力推广在大力推广在大力推广CADCAD技术的今天，从自行车到航天飞机，所有技术的今天，从自行车到航天飞机，所有技术的今天，从自行车到航天飞机，所有技术的今天，从自行车到航天飞机，所有的设计制造都离不开有限元分析计算，的设计制造都离不开有限元分析计算，的设计制造都离不开有限元分析计算，的设计制造都离不开有限元分析计算，FEAFEA在工程设计和分析在工程设计和分析在工程设计和分析在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视。中将得到越来越广泛的重视。中将得到越来越广泛的重视。中将得到越来越广泛的重视。国际上早国际上早国际上早国际上早2020世纪在世纪在世纪在世纪在5050年代末、年代末、年代末
25、、年代末、6060年代初就投入大量的人力年代初就投入大量的人力年代初就投入大量的人力年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局（的是由美国国家宇航局（的是由美国国家宇航局（的是由美国国家宇航局（NASANASA）在）在）在）在19651965年委托美国计算科年委托美国计算科年委托美国计算科年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的学公司和贝尔航空系统公司开发的学公司和贝尔航空系统公司开
26、发的学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRANNASTRAN有限元分析系统。有限元分析系统。有限元分析系统。有限元分析系统。该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。功能最强的有限元分析系统。功能最强的有限元分析系统。功能最强的有限元分析系统。第十七页，本课件共有31页 从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模从那时到现在，世界各地的研
27、究机构和大学也发展了一批规模从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模较小但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要较小但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要较小但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要较小但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要有德国的有德国的有德国的有德国的ASKAASKA、英国的、英国的、英国的、英国的PAFECPAFEC、法国的、法国的、法国的、法国的SYSTUSSYSTUS、美国的、美国的、美国的、美国的ABQUSABQUS、ADINAADINA、ANSYSANSYS、BERSAFEBERSAFE、BOSOR
28、BOSOR、COSMOSCOSMOS、ELASELAS、MARCMARC和和和和STARDYNESTARDYNE等公司的产品。等公司的产品。等公司的产品。等公司的产品。第十八页，本课件共有31页 目前已经出现了许多大型结构分析通用软件，最早的是目前已经出现了许多大型结构分析通用软件，最早的是目前已经出现了许多大型结构分析通用软件，最早的是目前已经出现了许多大型结构分析通用软件，最早的是美国国家宇航局（美国国家宇航局（美国国家宇航局（美国国家宇航局（NASANASA）在）在）在）在19561956年委托美国计算科学公年委托美国计算科学公年委托美国计算科学公年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司
29、开发的司和贝尔航空系统公司开发的司和贝尔航空系统公司开发的司和贝尔航空系统公司开发的ANASTRANANASTRAN有限元分析系有限元分析系有限元分析系有限元分析系统，该系统发展到现在已有几十个版本。此外，比较知名统，该系统发展到现在已有几十个版本。此外，比较知名统，该系统发展到现在已有几十个版本。此外，比较知名统，该系统发展到现在已有几十个版本。此外，比较知名的有限元分析软件还有德国的的有限元分析软件还有德国的的有限元分析软件还有德国的的有限元分析软件还有德国的ASKA,ASKA,英国英国英国英国PAFECPAFEC，法国，法国，法国，法国AYATUSAYATUS，美国，美国，美国，美国AB
30、AUSABAUS、ADNAADNA、ANSYSANSYS、BERSAFEBERSAFE、BOSORBOSOR、COSMOSCOSMOS、ELASELAS、MARCMARC、STARNYNESTARNYNE等。下等。下等。下等。下面仅介绍几种当前比较流行的有限元软件。面仅介绍几种当前比较流行的有限元软件。面仅介绍几种当前比较流行的有限元软件。面仅介绍几种当前比较流行的有限元软件。（1 1）ANSYSANSYS。ANSYSANSYS是融结构、流体、电场、磁场是融结构、流体、电场、磁场是融结构、流体、电场、磁场是融结构、流体、电场、磁场和声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。其主要特点和声场分析于
31、一体的大型通用有限元分析软件。其主要特点和声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。其主要特点和声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。其主要特点是具有较好的前处理功能，如几何建模、网络划分、是具有较好的前处理功能，如几何建模、网络划分、是具有较好的前处理功能，如几何建模、网络划分、是具有较好的前处理功能，如几何建模、网络划分、大型商用的大型商用的FEMFEM通用软件分类通用软件分类第十九页，本课件共有31页 电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦分析，电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦分析，电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦分析，电磁场分析、声场分析、压电分析以
32、及多物理场的耦分析，可以模拟多物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化可以模拟多物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化可以模拟多物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化可以模拟多物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理的计算结果有多种显示和表达能力。分析能力；后处理的计算结果有多种显示和表达能力。分析能力；后处理的计算结果有多种显示和表达能力。分析能力；后处理的计算结果有多种显示和表达能力。ANSYSANSYS软件系统主要包括软件系统主要包括软件系统主要包括软件系统主要包括ANSYS/MutiphysicsANSYS/Mutiphysics多物理场仿多物理场仿多物理场仿多物理
33、场仿真分析工具、真分析工具、真分析工具、真分析工具、LS-DYNALS-DYNA显示瞬态动力分析工具、显示瞬态动力分析工具、显示瞬态动力分析工具、显示瞬态动力分析工具、Design Design SpaceSpace设计前期设计前期设计前期设计前期CADCAD集成工具、集成工具、集成工具、集成工具、Design XploereDesign Xploere多目标多目标多目标多目标快速优化工具和快速优化工具和快速优化工具和快速优化工具和FE-SAFEFE-SAFE结构疲劳耐久性分析等。结构疲劳耐久性分析等。结构疲劳耐久性分析等。结构疲劳耐久性分析等。ANSYSANSYS已在工业界得到较广泛的认可和
34、应用。已在工业界得到较广泛的认可和应用。已在工业界得到较广泛的认可和应用。已在工业界得到较广泛的认可和应用。（2 2）MSC/NASTRANMSC/NASTRAN。MSC/NASTRANMSC/NASTRAN是在原是在原是在原是在原NASTRANNASTRAN基础上进行大量改进后的系统软件，主要包括基础上进行大量改进后的系统软件，主要包括基础上进行大量改进后的系统软件，主要包括基础上进行大量改进后的系统软件，主要包括MSC.PatranMSC.Patran并行框架式有限元前后处理及分析系统、并行框架式有限元前后处理及分析系统、并行框架式有限元前后处理及分析系统、并行框架式有限元前后处理及分析系
35、统、MSC.GS-MesherMSC.GS-Mesher快速有限元网格、快速有限元网格、快速有限元网格、快速有限元网格、MSC.MARCMSC.MARC非线性有限非线性有限非线性有限非线性有限元软件等。其中元软件等。其中元软件等。其中元软件等。其中MSC.MARCMSC.MARC具有较强的结构分析能具有较强的结构分析能具有较强的结构分析能具有较强的结构分析能第二十页，本课件共有31页 能力，可以进行线性和非线性结构分析，如线性能力，可以进行线性和非线性结构分析，如线性能力，可以进行线性和非线性结构分析，如线性能力，可以进行线性和非线性结构分析，如线性/非线性静力非线性静力非线性静力非线性静力分
36、析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、静动力响应分析、静动力响应分析、静动力响应分析、静/动力接触、屈曲动力接触、屈曲动力接触、屈曲动力接触、屈曲/失稳、失效与破坏分析失稳、失效与破坏分析失稳、失效与破坏分析失稳、失效与破坏分析等。它提供了丰富的结构单元、连续单元、特殊单元的单元库，等。它提供了丰富的结构单元、连续单元、特殊单元的单元库，等。它提供了丰富的结构单元、连续单元、特殊单元的单元库，等。它提供了丰
37、富的结构单元、连续单元、特殊单元的单元库，几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性、材料非线性和包几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性、材料非线性和包几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性、材料非线性和包几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性、材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的能力。括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的能力。括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的能力。括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的能力。MARCMARC的结构分析材料库提供了模拟金属、非金属、聚合物、岩的结构分析材料库提供了模拟金属、非金属、聚合物、岩的结构分析
38、材料库提供了模拟金属、非金属、聚合物、岩的结构分析材料库提供了模拟金属、非金属、聚合物、岩土、复合材料等多种线性和非线性复杂材料行为的材料模型、土、复合材料等多种线性和非线性复杂材料行为的材料模型、土、复合材料等多种线性和非线性复杂材料行为的材料模型、土、复合材料等多种线性和非线性复杂材料行为的材料模型、MARCMARC软件还提供了多种加载步长自适应控制技术，能够自动软件还提供了多种加载步长自适应控制技术，能够自动软件还提供了多种加载步长自适应控制技术，能够自动软件还提供了多种加载步长自适应控制技术，能够自动确定分析屈曲、蠕变、热弹塑性和动力响应的加载步长。此外，确定分析屈曲、蠕变、热弹塑性和
39、动力响应的加载步长。此外，确定分析屈曲、蠕变、热弹塑性和动力响应的加载步长。此外，确定分析屈曲、蠕变、热弹塑性和动力响应的加载步长。此外，它还具有分析非结构场问题（温度场、流场、电场、磁场）、它还具有分析非结构场问题（温度场、流场、电场、磁场）、它还具有分析非结构场问题（温度场、流场、电场、磁场）、它还具有分析非结构场问题（温度场、流场、电场、磁场）、模拟流模拟流模拟流模拟流-热热热热-固、土壤渗流、声固、土壤渗流、声固、土壤渗流、声固、土壤渗流、声-结构、耦合电磁、电结构、耦合电磁、电结构、耦合电磁、电结构、耦合电磁、电-热、电热、电热、电热、电-热热热热-结构、以及热结构、以及热结构、以及
40、热结构、以及热-结构等多种耦合场的能力。结构等多种耦合场的能力。结构等多种耦合场的能力。结构等多种耦合场的能力。第二十一页，本课件共有31页 （3 3 3 3）ADINA SystemADINA SystemADINA SystemADINA System。ADINA SystemADINA SystemADINA SystemADINA System主要包括主要包括主要包括主要包括ADINAADINAADINAADINA、ADINA TADINA TADINA TADINA T和和和和ADINAFADINAFADINAFADINAF，能够完成结构和流体流动分析。基本线，能够完成结构和流体流动
41、分析。基本线，能够完成结构和流体流动分析。基本线，能够完成结构和流体流动分析。基本线性结构分析效率高，能有效的考虑非线性效应，如几何非性结构分析效率高，能有效的考虑非线性效应，如几何非性结构分析效率高，能有效的考虑非线性效应，如几何非性结构分析效率高，能有效的考虑非线性效应，如几何非线性、材料非线性和接触状态等，对于流体能够计算可压线性、材料非线性和接触状态等，对于流体能够计算可压线性、材料非线性和接触状态等，对于流体能够计算可压线性、材料非线性和接触状态等，对于流体能够计算可压缩和不可压缩流动，具有流体缩和不可压缩流动，具有流体缩和不可压缩流动，具有流体缩和不可压缩流动，具有流体-结构全耦联
42、分析功能。结构全耦联分析功能。结构全耦联分析功能。结构全耦联分析功能。（4 4 4 4）ABAQUSABAQUSABAQUSABAQUS。ABAQUSABAQUSABAQUSABAQUS是能够解决线性分析和许多复杂的是能够解决线性分析和许多复杂的是能够解决线性分析和许多复杂的是能够解决线性分析和许多复杂的非线性分析问题的一个统一有限元软件。非线性分析问题的一个统一有限元软件。非线性分析问题的一个统一有限元软件。非线性分析问题的一个统一有限元软件。ABAQUSABAQUSABAQUSABAQUS带有丰富的带有丰富的带有丰富的带有丰富的单元库和材料模型库，可以模拟金属、橡胶、高分子材料、单元库和材
43、料模型库，可以模拟金属、橡胶、高分子材料、单元库和材料模型库，可以模拟金属、橡胶、高分子材料、单元库和材料模型库，可以模拟金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土，可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和复合材料、钢筋混凝土，可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和复合材料、钢筋混凝土，可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和复合材料、钢筋混凝土，可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等典型工程材料和地质材料。岩石等典型工程材料和地质材料。岩石等典型工程材料和地质材料。岩石等典型工程材料和地质材料。ABAQUSABAQUSABAQUSABAQUS还可以模拟热传导，还可以模拟热传导，还可以模拟热传导，还可以模拟热传导，质量扩
44、散、热电偶合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透质量扩散、热电偶合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透质量扩散、热电偶合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透质量扩散、热电偶合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）、压电介质分析等。应力耦合分析）、压电介质分析等。应力耦合分析）、压电介质分析等。应力耦合分析）、压电介质分析等。ABAQUSABAQUSABAQUSABAQUS有两个主求解器有两个主求解器有两个主求解器有两个主求解器模块模块模块模块,ABAQUS Standard,ABAQUS Standard,ABAQUS Standard,ABAQUS Standard 和
45、和和和ABAQUSABAQUSABAQUSABAQUS第二十二页，本课件共有31页 ExplictExplict，对某些特殊问题还提供专用模块。，对某些特殊问题还提供专用模块。，对某些特殊问题还提供专用模块。，对某些特殊问题还提供专用模块。ABAQUSABAQUSABAQUSABAQUS具有解具有解具有解具有解决庞大复杂问题和模拟高度非线性问题的图特的优点。决庞大复杂问题和模拟高度非线性问题的图特的优点。决庞大复杂问题和模拟高度非线性问题的图特的优点。决庞大复杂问题和模拟高度非线性问题的图特的优点。（5 5 5 5）COSMOSCOSMOSCOSMOSCOSMOS。COSMOSCOSMOSCO
46、SMOSCOSMOS是一套强大的有限元分析软件，能是一套强大的有限元分析软件，能是一套强大的有限元分析软件，能是一套强大的有限元分析软件，能够提供广泛的分析工具以检验和分析复杂零件及其装配够提供广泛的分析工具以检验和分析复杂零件及其装配够提供广泛的分析工具以检验和分析复杂零件及其装配够提供广泛的分析工具以检验和分析复杂零件及其装配图，能够进行应力分析、应变分析、变形分析、热分析、图，能够进行应力分析、应变分析、变形分析、热分析、图，能够进行应力分析、应变分析、变形分析、热分析、图，能够进行应力分析、应变分析、变形分析、热分析、设计优化、线性和非线性分析。设计优化、线性和非线性分析。设计优化、线
47、性和非线性分析。设计优化、线性和非线性分析。COSMOSCOSMOSCOSMOSCOSMOS的主要功能模块的主要功能模块的主要功能模块的主要功能模块为：前、后处理器是一个在交互图形用户环境中完全结为：前、后处理器是一个在交互图形用户环境中完全结为：前、后处理器是一个在交互图形用户环境中完全结为：前、后处理器是一个在交互图形用户环境中完全结合几何特征造型和前后处理的处理器；静力分析模块提合几何特征造型和前后处理的处理器；静力分析模块提合几何特征造型和前后处理的处理器；静力分析模块提合几何特征造型和前后处理的处理器；静力分析模块提供一个完全集成的前后处理器，在操作环境中即时显示供一个完全集成的前后
48、处理器，在操作环境中即时显示供一个完全集成的前后处理器，在操作环境中即时显示供一个完全集成的前后处理器，在操作环境中即时显示设计过程。此外，还包括频率及屈曲和灵敏性分析模块、设计过程。此外，还包括频率及屈曲和灵敏性分析模块、设计过程。此外，还包括频率及屈曲和灵敏性分析模块、设计过程。此外，还包括频率及屈曲和灵敏性分析模块、热效分析模块、动力分析模块、非线性分析模块、疲劳热效分析模块、动力分析模块、非线性分析模块、疲劳热效分析模块、动力分析模块、非线性分析模块、疲劳热效分析模块、动力分析模块、非线性分析模块、疲劳分析模块、优化和灵敏度分析模块、流体分析模块、紊分析模块、优化和灵敏度分析模块、流体
49、分析模块、紊分析模块、优化和灵敏度分析模块、流体分析模块、紊分析模块、优化和灵敏度分析模块、流体分析模块、紊流分析模块、低频电磁分析模块、高频电磁分流分析模块、低频电磁分析模块、高频电磁分流分析模块、低频电磁分析模块、高频电磁分流分析模块、低频电磁分析模块、高频电磁分第二十三页，本课件共有31页析模块等。同时析模块等。同时析模块等。同时析模块等。同时COSMOSCOSMOSCOSMOSCOSMOS的强大而完整的分析能力，能够在的强大而完整的分析能力，能够在的强大而完整的分析能力，能够在的强大而完整的分析能力，能够在设计造型与机构模拟之后，快速且直接的取得该设计的有设计造型与机构模拟之后，快速且
50、直接的取得该设计的有设计造型与机构模拟之后，快速且直接的取得该设计的有设计造型与机构模拟之后，快速且直接的取得该设计的有限元分析信息。限元分析信息。限元分析信息。限元分析信息。（6 6 6 6）LS-DYNALS-DYNALS-DYNALS-DYNA。LS-DYNALS-DYNALS-DYNALS-DYNA是以显示为主、，隐式为辅的通用是以显示为主、，隐式为辅的通用是以显示为主、，隐式为辅的通用是以显示为主、，隐式为辅的通用非线性动力分析有限元软件，特别适合求解各种二维、三非线性动力分析有限元软件，特别适合求解各种二维、三非线性动力分析有限元软件，特别适合求解各种二维、三非线性动力分析有限元软