1、弹性体的离散化
将分析的模型分解成有限个单元体,在特定的位置处设置节点,使单元参数具有连续性,把原结构用成单元的集合体代替。
2、单元分析
用固体力学知识来进行单元的研究,首先建立单元位移模式,再推导出计算单元的应变、应力、单元刚度矩的计算公式,来进行单元平衡条件的讨论,从而推导出单元节点力与节点位移的联系。
①建立单元位移模式
首先假定位移是坐标的简单函数,再用节点位移推导单元体的位移、应变与应力,函数称为位移模式(就是所谓的插值函数)。选择插值函数是求解是有限元问题的重点,插值函数通常选择多项式,因为多项式的数学运算简单,由于所有函数可以用多项式逼近其局部。选择多项式的项数和阶次时,一般要注意单元的自由度、解的收敛性等待,值得注意的是多项式的项数应等于单元的自由度数。
3、整体分析
利用单元分析的结果,肯富来水泵厂得出系统总势能的计算公式,使用最小势能原理推导出有限元基本方程,导入位移边界条件,解有限元方程,计算出节点位移,最后计算出每个单元应力。
①建立整体的有限元方程
一是将单元刚度矩阵,构成水泵整体刚度矩阵。二是将单元等效节点力列阵,构成总的载荷列阵。
直接刚度法是比较常见的组集矩阵的方法,求所有相邻的单元在公共节点的位移相等,可以得到有限元方程。
②带入边界条件,未知节点和单元应力的求解。
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