有限元考点复习总结.doc

填空与选择题并行计算是一种提高效率的计算。.材料的主要特性：弹性模量、泊松比、硬化指数、屈服强度。.有限元方法有3类分为位移法（以结点位移为未知量），力法，混合法。.数值模拟技术：以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法解决工程问题。.垂直对称面上的结点位移为零。单元划分常见单元类型：六面体单元和四面体单元，Deform常用四面体单元。.四面体单元：每个结点上有两个位移，整个单元有六个结点位移，表示结点方向的位移，单元结点位移列阵：。单元应变公式：；单元应力公式：；指应变与结点位移的关系矩阵；指应力应变关系矩阵.常用商业有限元软件：LSDYSA、eta/DYNAFORM、ABAQUS、ANSYS.能导入的几何模型数据格式：、。.Deform3D的单位包括：公制SI和英制EI.后处理常用的显示方式：云图显示、结点追踪和切片。摩擦模型分为：库伦摩擦、剪切摩擦、混合摩擦.增量步长的定义可以用位移增量和时间增量两种方式定义。. 实际塑性成形问题涉及的三大力学非线性问题：几何非线性、材料非线性和边界非线性.每个增量步的计算需要迭代两次。.自适应单元技术包括自适应重划分和自适应加密。原因：有限元模拟数值解的精度依赖于单元结构。.四边形单元常见的畸形：自交叉、内凹、长宽比太大.单元自适应加密的规则：单元的每条边不能多于两个单元与之相邻（注：适用于三角形和四边形单元）.库伦摩擦模型的摩擦系数取值区间（,.）；剪切模型的摩擦因子取值区间（,）.大部分塑性成形工艺具有非稳态变形的特点。.针对非稳态变形过程采用增量变形分析方法计算.增量步长确定原则需兼顾求解精度和效率。简答题与名词解释：1.研究塑性变形力学行为所做的基本假设：连续性假设（反例：断裂、切削）；匀质性假设（反例：偏析、夹杂、空洞）；各向同性假设（反例：各向异性的板壳问题）；初应力为零（反例：残余应力问题）；体积力为零（反例：爆炸等动力问题）；体积不变假设（弹性问题、大型铸件的锻造）。.有限元法的定义：把整个受力结构划分成有限个小的力学单元，这些单元通过公共结点互相连接，组成的集合体能提供整个结构的力学特性.结构离散化：将分析的对象划分为有限多个单元体，并在单元体的指定点设置结点，把相邻的单元体连接起来组成单元的集合体，以代替原来的结构，这个过程称为网格（单元）划分。.虚功原理：在外力作用下处于平衡状态的弹性体，当发生约束所允许的任一微小虚位移时，外力在虚位移上所做的功等于弹性体内的应力在虚应变上所做的功.单位制的自封闭：单位制中各种参数的量纲可以相互推导得出。.体积补偿的目的：防止因多次重划分单元造成的体积损失。.耦合：在有限元分析过程中，考虑两种或以上工程学科的交叉作用和相互影响。例如：热锻中温度与位移的耦合.为什么软件需导入几何模型:CAE软件一般不具有几何模型创建功能，因此采用数据交换规范实现与其他CAD系统间的数据交换。.为什么定义接触对和摩擦，怎样定义：在物体之间相对关系的定义可能发生接触和摩擦，定义这些关系后，在模拟的过程中，才能产生模具与工件的初始接触。在选项里设置，包括主从关系、变形体和刚性体的区分。一般刚性体定义为主动者，变形体定义为从动者。.建立位移模型的目的：建立单元结点位移与单元内部任一点位移的关系式.单元刚度方程：（表示单元结点力与结点位移的关系），是单元刚度矩阵.前处理包括：数据输入模块；单元的自动划分与重划分模块；数据传递模块。前处理生成的数据文件格式及文件扩展名字符及文件包含的主要数据：以二进制的形式存储在扩展名为的数据文件中。主要包括：有限元单元与结点的拓扑关系数据，所有结点的坐标，边界条件，模具的运动方式和速度，接触对和摩擦模型，材料性能。.后处理读那些数据：有限元单元，结点及其拓扑关系；结点坐标，位移，应力等；速度场；温度场。.为什么生成数据文件：软件是由三个独立的模块组成的，各独立模块之间是通过数据文件存储和传输数据的。.输出中间信息的目的和作用：（）显示模拟进程：查看当前增量步在整个模拟的阶段。（）观察目前模拟进行到多少步，每子步模拟所需的时间。（）查看每个迭代步的迭代次数和迭代步的模拟误差。.单元内部力学应力应变求解过程：选择位移模式，将单元内任一点的位移表示为（，）；由位移求应变；由应变求解应力。（具体公式参考填空第题）.有限元利用多项式函数的原因：相对于指数函数、对数函数等复杂函数，多项式函数的数学计算简单；所有光滑函数的局部都可以用多项式逼近。.等效结点力计算的目的：用单元结点上的等效集中力来代替作用在边界上的分布力。利用等效结点力计算原因：塑性成形问题中，定义工件所受作用力是作用在一个表面上的，在二维问题中作用在一条线上。.三大非线性问题的定义：（）几何非线性：由于大位移、大转动或者大变形引起的非线性问题（分两类：大位移、大转动、小应变问题；大位移、大转动、大应变问题，例如薄板成形）（）材料非线性：材料在外载荷作用下进入塑性，此时线弹性应力应变关系不在成立，无法用线弹性物理方程描述。（分两类：不依赖时间的弹塑性问题，例如金属塑性成形；依赖与时间弹塑性问题：载荷作用后，材料不立即变形而是变形随时间继续变化。例如蠕变和松弛）（）边界非线性：成形过程中板料与模具之间的接触具有不定边界特性，接触、摩擦状态通常随时间变化。.为什么定义增量步长为最小单元长度的至：步长太小，计算精度高但增加计算时间，效率低；太大，计算精度低，可能使迭代计算次数增加.单元划分好坏判据：单元是否外凸；单元过度是否均匀；三单元内角是否在度之间；四边形单元内角是否小于度或大于度；相邻单元是否有共同结点；四边形单元各长宽比是否合理。.动态显示算法特点：没有整体刚体矩阵；考虑质量与阻尼对平衡方程的影响；求解结果是条件稳定的。静态隐示算法特点：需构造大型刚度矩阵；没有时间增量步长的限制。.自适应单元技术：指计算中由于单元的形状和尺寸因为发生较大变形，不在适合精确的计算，软件自动调整单元以改善精度的一种技术。.单元数量：影响计算精度和计算规模的大小。单元数量增加计算精度提高但运算时间增长，太少精度低。. 为什么进行单元重划分：金属成形问题是大变形问题，有限元分析时，单元经常出现退化现象，为完成成形全程模拟过程，必须不断的对单元进行重划分。.自适应单元触发判据（即何时进行加密或重划分）：单元和模具的几何干涉分析；单元基本畸变。.单元自适应的三项主要任务：合理的触发准则建立；自适应单元和新单元的生成；将旧单元中的与变形历史有关的场量真实的传递到新单元中。.单元场量的继承目的及继承的信息：（）目的：为了保证计算过程中的连续性和计算进精度，在加密过程中需要对新增的单元和结点物理量进行分和调整。（）继承信息：与变形历史有关的等效应变、应力、速度场及边界条件。.非稳态变形：在金属塑性成形过程中，相对坐标空间而言，变形工件塑性区的大小和形状及其内部场量一般都随变形过程进行或时间的变化而变化。.增量变形分析方法的实质：把非稳态的变形过程划分成多个稳态的过程来计算。.为了模拟摩擦现象，应考虑到工件与工具接触的表面有以下几种情况：材料粒子对工具有相对运动，但压力较低；随表面压力的增加，按库伦定律计算的摩擦力会超过按剪切模型计算值，这时需改用剪切模型；材料粒子粘着在工具表面上。.判断有限元方程组是否收敛的判据：结点速度相对误差判据；结点不平衡力相对误差判据。论述题.有限元法的基本思想（）在有限元方法中，场域被分割成许多很小的子区域，通常称为单元或有限元（）对所有子区域进行独立的处理和运算，便对一个整体问题进行局部化处理（）通过选取恰当的函数，使每个单元的计算都变得简单，经过对每一个单元重复而简单的计算在将其结果总和起来，便可以得到用整体矩阵表达的整个区域的解（）这一整体矩阵又是稀疏矩阵，可以进一步简化和加快求解过程，由于计算机适合重复性的计算和处理过程所以整体矩阵的形成过程很容易使用计算机实现。.刚塑性有限元法一般模拟分析步骤（）建立有限元模拟初始模型，包括工件网格划分、材料模型、模具型腔几何信息及其运动和边界条件等各方面信息（）构建或生成初始速度场（）计算各单元刚度矩阵和外力向量，并进行约束处理（）形成整体刚度矩阵和外力向量，并引入速度约束，消除奇异性（）解整体刚度方程得到结点速度增量，修正结点速度，并检查收敛情况。若收敛转入第（）步，否则重复（）（）步。（）由几何方程和塑性本构方求出应变率和应力场（）确定增量变形时间步长并对工件构形、应变场和材