有限元地发展历史现状与应用前景.pdf

有限元分析的发展趋势 有限元“ ”这个名词第一次出现，到今天有限元在工程上得到广泛应用，经历了三 十多年的发展历史，理论和 算法都已经日趋完善。有限元的核心思想是结构的 离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体， 实际结构的 物理性能可以通过对离散体进行分 析，得出满足工程精度的近似结果来替代对 实际结构的分析， 这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的 复杂问题。 <br> 近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高， 有限元分析在工 程设计和分析中得到了越来越广泛的重视， 已经成为解决复杂的工程分析计算问 题的有效途 径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元 分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器， 国防军工，船舶， 铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设 计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面： <br> 增加产品和工程的可靠性； <br> 在产品的设计阶段发现潜在的问题 <br> 经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本 <br> 缩短产品投向市场的时间 <br> 模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费 <br> <br> 国际上早在 60 年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程 序，但真正的 CAE 软件是诞生于 70 年代初期，而近 15 年则是 CAE 软件商品 化的发展阶 段，CAE 开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速 发展，在大力推销其软件产品的同时，对软件的功能、性能，用户界面和前、后 处理能力， 都进 行了大幅度的改进与扩充。 这就使得目前市场上知名的 CAE 软 件，在功能、性能、易用性、可靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足 了用户的当前需求， 从而帮助用户解决了成千上万个工程实际问题，同时也为 科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。目前流行的 CAE 分析软件 主要有 NASTRAN 、 ADINA 、ANSYS 、ABAQUS 、MARC 、MAGSOFT 、 COSMOS 等。 MSC-NASTRAN 软件因为和 NASA 的特殊关系，在航空航天领 域有着很高 的地位，它以最早期的主要用于航空航天方面的线性有限元分析系 统为基础， 兼并了 PDA 公司的 PATRAN ，又在以冲击、 接触为特长的 DYNA3D 的基础上 组织开发了 DYTRAN 。近来又兼并了非线性分析软件 MARC, 成为目 前世界上规模最大的有限元分析系统。 ANSYS 软件致力于耦合场的分析计算， 能够进 行结构、流体、热、电磁四种场的计算，已博得了世界上数千家用户的 钟爱。 ADINA 非线性有限元分析软件由著名的有限元专家、麻省理工学院的 K.J.Bathe 教授领导开发，其单一系统即可进行结构、流体、热的耦合计算。并 同时具有隐式和显式两种时间积分算法。由于其在非线性求解、流固耦合分 析 等方面的强大功能， 迅速成为有限元分析软件的后起之秀， 现已成为非线性分析 计算的首选软件。 <br> <br> 纵观当今国际上 CAE 软件的发展情况，可以看出有限元分析方法的一 些发展趋势： <br> <br> 1、与 CAD 软件的无缝集成 <br> 当今有限元分析软件的一个发展趋势是与通用 CAD 软件的集成使用， 即在用 CAD