有限元計算

簡介

有限元計算的任務是基於有限元模型完成有關的數值計算，並輸出需要的計算結果。它的主要工作包括單元和總體矩陣的形成、邊界條件的處理和特性方程的求解，由於計算的運算量非常大，所以這部分工作由計算機完成。除計算前需要對計算方法、計算內容、計算參數和工況條件等進行必要的設定和選擇外，一般不需要人的干預。

首先是將需要分析的模型離散化，離散化是指將連續的彈性體劃分成有限個單元組成的離散體，並把作用力按等效原則移置到各節點上。

接著進行單元分析，了解一個單元里節點力和節點位移的關係。單元分析的任務是通過節點位移來表示單元內部任一點的位移，從而建立起節點力和節點位移之間的轉換關係。

最後是單元綜合，即利用節點平衡方程式，在已知節點力的情況下，聯繫邊界條件，求出節點位移，然後求得各單元應力或節點應力。

因為節點數可以從幾個到幾百個、上千個，所以有限元計算中必需套用計算機。

計算模組由一系列計算程式組成，計算程式又稱求解器(solver)。每個求解器完成特定類型的計算。因此，求解器越多，系統功能越豐富。在有限元模型提交計算以前，計算模組還提供計算定義功能，用於選擇算法、參數、精度、輸出結果、結果保留形式等。

目前常見的計算類型包括如下：

①線性靜力分析

②動態分析

③非線性分析(材料非線性，幾何非線性，接觸非線性)

④熱分析

⑤流場分析

⑥電磁場分析

⑦曲屈分析