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ABAQUS有限元分析实例详解

有限元到底是什么

有限元分析只是工程师工具包中用来帮助解决问题和寻找答案的众多工具之一，其应用几乎涵盖了力、冲击、地震、温度、噪音、振动、摩擦、耐久性、刚度和重量等，感兴趣的所有方面。

有限元分析程序通常会导入计算机辅助设计几何图形，并创建一个网格，将体积或区域划分为称为元素的较小体积或区域。想象一下，每个元件都像一个弹簧，每个弹簧相互连接形成一个大弹簧。这种方法的好处是，在制作原型之前可以检查任何形状或形式的任何计算机辅助设计模型的应力和变形，换句话说，有限元分析是虚拟样机。

有限元分析提供了快速、廉价地探索各种原型选项和设计的能力。这使得有限元分析成为提高产品性能、降低成本和缩短项目交付周期的重要工具，如果您构建并测试一个原型，您可能会发现该原型在50%负载时突然断裂。然后，您将构建另一个原型，使失败的部分更厚，并重新测试。然后，您可能会发现您的原型在不同的地方在75%的负载下出现故障。重复设计和测试循环，直到达到100%负载，没有任何故障或损坏。

另一方面，你的原型可能第一次通过测试而没有使用有限元分析，但是你不会知道你的储备因子是什么，当然除非你进行破坏测试。如果你决定测试到毁灭，你将需要几个原型组件用于每次设计迭代。例如，如果你在三种相似的材料和三种载荷情况下有三种设计选择，你需要测试至少27个原型来销毁。

你永远不会真正知道你的好设计是什么，因为制造这么多原型和测试设备的成本和准备时间是不可接受的。

有限元分析的优点之一是，在制作原型之前，您可以在计算机辅助设计模型的任何部分找到应力，因此，您可以预测哪些区域可能首先失效，以及哪些第二和第三区域可能在较高负载下失效。通过正确应用有限元分析，您可以在仿真模型而不是物理原型上，有效地执行设计迭代。

有限元分析的另一个优点是，你可以沿着构建和测试路线看到你看不到的东西。例如，如果你让灰铸铁铸件过载，在它突然开裂或断裂之前，变形可能是不明显的。现在，如果你想让它在某个方向变得更硬，那么很难在试验台架上测量如此小的挠度。通过有限元分析，挠度很容易看到，这有助于您理解载荷路径，并以最有效的方式加固结构。