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2024-01-16

积分步骤

在 RFEM 等结构分析软件中,对有限元分析得出的微分方程进行求解, 边界条件影响着结构对所施加的荷载的响应。 这里是在有限元分析的背景下的数学积分过程的简化概述:

  1. 离散化:结构的连续物理行为通过一组描述力、应力、位移和其他参数之间关系的微分方程来表示。 这些方程通常是偏微分方程(PDE)。 要对这些方程进行数值求解,第一步是将结构离散化,即将结构划分为较小的单元(例如用于 2D 或 3D 分析的三角形或四面体)。
  2. 局部方程:在每个单元中,都有描述结构行为的方程。 这些方程涉及单元内的局部位移、应变和应力。
  3. 高斯积分:数值积分的过程通常使用高斯积分。 该方法通过在单元内的一组离散点对函数进行评估,然后使用特定的权重将这些评估进行组合来逼近函数的积分。
  4. 装配:整个结构的全局行为是通过组合每个单元的局部行为来确定的。 这是通过装配过程实现的,在该过程中相邻单元的贡献被组合成整个方程组。
  5. 边界条件:例如固定支座或作用荷载等边界条件。 这涉及修改方程以考虑施加在结构上的约束和力。
  6. 解答:对修正的方程组进行求解,以确定未知的位移和其他响应参数。 该解决方案涉及求解大型的线性方程组,可以使用不同的数值方法来完成,例如直接求解或迭代技术。
  7. 后处理:一旦获得位移和其他响应参数,就执行后处理,以计算其他结果,例如结构中特定感兴趣位置的应力、应变、反力和位移。 计算结果有助于工程师评估结构的力学性能,确保其满足设计要求。
  8. 迭代过程:该过程可能涉及迭代步骤 1 到 7,以细化分析、调整输入参数或调查不同的方案,直到获得满意的解决方案。
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