🗊Презентация Методы и технологии конструирования изделий. Инженерный анализ методом конечных элементов. (Лекция 6)

Классификация методов инженерного анализа

Коммерческие системы инженерного анализа T-FLEX Анализ — универсальная система КЭ анализа с встроенным пре-/постпроцессором; APM WinMachine — отечественная универсальная система для проектирования и расчета в области машиностроения, включающая КЭ анализ с встроенным пре-/постпроцессором; APM Civil Engineering — отечественная универсальная система КЭ анализа с встроенным пре-/постпроцессором для проектирования и расчета строительных конструкций; ABAQUS — универсальная система КЭ анализа с встроенным пре-/постпроцессором; ANSYS — универсальная система КЭ анализа с встроенным пре-/постпроцессором; Autodesk Simulation — комплекс универсальных систем КЭ анализа со встроенными пре-/постпроцессорами (в комплекс входят Autodesk Simulation CFD — программа вычислительной гидрогазодинамики, Autodesk Simulation Mechanical — программа для механического и теплового анализа изделий и конструкций, Autodesk Simulation MoldFlow — программа моделирования процесса литья пластмассовых изделий под давлением); ESAComp — программная система конечно-элементных расчетов тонкостенных многослойных пластин и оболочек; MSC.Nastran — универсальная система КЭ анализа с пре-/постпроцессором MSC.Patran; CAE Fidesys — универсальная система КЭ анализа с встроенным пре-/постпроцессором; HyperWorks (HyperMesh, RADIOSS, OptiStruct, AcuSolve и др.) — универсальная программная платформа систем конечно-элементного анализа; Moldex3D — программная система конечно-элементного моделирования литья армированных пластмасс под давлением; NEiNastran — универсальная программная система конечно-элементного анализа; NX Nastran — универсальная система МКЭ анализа; SAMCEF — универсальная система КЭ анализа с пре-постпроцессором SAMCEF Field. Femap — независимый от САПР пре- и постпроцессор для проведения инженерного анализа методом конечных элементов; FEM-models — программный комплекс для моделирования и анализа методом конечных элементов. Специализация программы — геотехнические расчеты, совместные расчеты систем здание-основание.

Метод конечных элементов. Историческая справка Метод конечных элементов впервые был применен в инженерной практике в начале 50-х гг. XX в.   На раннем этапе формулировки МКЭ основывались на принципах строительной механики, что ограничивало сферу его применения.  И только когда были сформулированы основы метода в вариационной форме, стало возможным распространение его на многие другие задачи.  Быстрое развитие МКЭ шло параллельно с прогрессом современной компьютерной техники и ее применением в различных областях науки и инженерной практики.  Значительный вклад в разработку МКЭ был сделан Иоаннисом Аргирисом. Им впервые дана общая матричная формулировка расчета стержневых систем на базе фундаментальных энергетических принципов, определена матрица податливости, а также введено понятие матрицы жесткости (как обратной матрице податливости). Аргирис — один из основателей метода конечных элементов. В 1956 г. его теоретические разработки использовались при строительстве Боинга-747. Работы Аргириса и его сотрудников, опубликованные в период 1954–1960 гг., дали отправную точку для матричной формулировки известных численных методов и применения ЭВМ в расчетах конструкций.  Первая работа, в которой была изложена современная концепция МКЭ,    относится к 1956 г.  Американские ученые М. Тэрнер, Р. Клафф, Г. Мартин и  Л. Топп, решая плоскую задачу теории упругости, ввели элемент треугольного вида, для которого сформировали матрицу жесткости и вектор узловых сил.  Название –  метод конечных элементов  ввел в 1960 г. Р. Клафф. К семидесятым годам относится появление математической теории конечных элементов. Значительный вклад в разработку теоретических основ МКЭ внесли и российские ученые.  Период последних десятилетий особенно характерен для развития и применения МКЭ в таких областях механики сплошных сред, как оптимальное проектирование, учет нелинейного поведения, динамика конструкций и т. п.

Моделирование процесса резания методом конечных элементов (А. Н. Болотеин, РГАТУ им. П.А. Соловьёва)