有限元计算边界条件的选取.ppt

有限元计算边界条件的选取 元计算科技发展有限公司 有限元计算边界条件的选取 众所周知，用有限元对结构进行计算分析时，边界条件的施加致 关重要。施加什么样的边界条件，就有什么样的计算结果，边界条件 不同计算结果也不同。 有限元结构分析时，计算结果只对边界条件负责，只要所选的边 界条件满足有限元平衡方程求解要求，就能得到正确结果。例如：在 施加边界条件时，限制了结构的刚体移动和转动，满足了有限元求解 的必要条件，就可得到对应于该边界条件的正确结果。但是，作为工 程结构分析这是不够的，还必须满足充分条件，即符合工程实际情况 的边界条件。例如：分析一个在压力作用下桌子的变形，边界条件可 以取在桌面的 4个角点处，只要施加得正确，就可以得到结果。但是 ，这样处理没有满足充分条件，不是实际受力的结果。实际受力的结 果应该将边界条件施加在桌子 4个腿的接地处。因此，评价计算结果 是否可用于工程，还必须检查是否满了这个充分条件，只有满足了充 分条件，有限元计算结果方可用于工程。 接触结构边界条件的选取 有限元计算分析边界条件施加位置，根据圣维南 原理应该尽量远离强度分析部位，避免边界条件 对计算结果的影响。但是对某些结构分析，边界 条件施加在接触部位是不可避免的。如果重点考 察部位不在接触处，施加边界条件比较好办；如 果重点考察部位在接触处，就值得研究了。 对于接触结构，施加边界条件可有三种方案选择 ：按接触问题处理、按接触点对位移协调、接触 结构其中之一按刚体处理。 接触结构边界条件的选取 （ 1）按接触问题处理，某些软件程序有：点 -点 接触问题、点 -面接触问题、面 -面接触问题等； （ 2）按接触点对位移协调处理，可根据实际情 况采用：法向位移协调、切向位移协调、三向位 移协调等； （ 3）接触结构中，一个按刚体处理，另一个按 变形体处理。一个方案，将刚体用均布载荷取代 ，这个刚体在计算时可不考虑；另一个方案，在 刚体和变形体之间用自由度耦合处理。计算分析 时，究竟应该选择哪种方案，取决于具体情况。 热力分析时结构的边界条件 这种边界条件很少有人提到，只在热变形 分析时，有这种边界条件，也是一种很重 要的边界条件。有些弹性体本来处于自由 膨胀的状态，为了求解需要施加了边界条 件。但是一定要注意，这个边界条件不能 任意约束，如果不小心，则要产生很大的 应力集中现象。 Thanks！