有限元分析在桥梁结构中的应用

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1、有限元分析大桥院科研所马润平在桥梁结构中的应用2021/8/231内容一、有限元及软件概述二、平面有限元软件三、无应力状态控制法的应用四、ANSYS软件2021/8/2321.有限元分析（FEA）定义实际中应用很多，但较少谈定义。因为面太广泛了，定义太抽象了。FEA（FiniteElementAnalysis)的基本概念：用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件)，从而得到问题的解。2021/8/233这个解不是准确解，

2、而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。2021/8/234注意：1）错误与误差的把握。2）当得到有限元的解答，须用怀疑的眼光去挑剔去接受。几个术语：FEA(FiniteElementAnalysis)有限元分析CAD(ComputerAidedDesign)计算机辅助设计CAM(ComputerAidedManufacturing)计算机辅助制造CAE(ComputerAidedEngineering)计算机辅助工程FEM(FiniteE

3、lementMethods)有限单元法2021/8/235DRAW?2.有限元的发展历史有限元方法思想的萌芽可以追溯到18世纪末，欧拉在创立变分法的同时就曾用与现代有限元相似的方法求解轴力杆的平衡问题，但那个时代缺乏强大的运算工具解决其计算量大的困难。波音飞机工程师Turner，Clough等人在1956年首次将有限元法用于飞机机翼的结构分析，吹响了有限元的号角，有限元这一名称在1960年正式提出。有限元方法的理论和程序主要来自高校和实验室，早期有限元的主要贡献来自于Berkeley大学。EdWilson发布了第一个程序，第一代的程序没有名字，第二代线性程序

4、就是著名的SAP(structuralanalysisprogram)，非线性程序就是NONSAP。2021/8/2363、有限元的应用领域医学中的生物力学有限元法在牙体修复研究领域航天航空领域机械制造和设计环境能源气象土建（道桥隧、工民建、水利）……2021/8/2374、有限元的学术领域结构（静力、动力学、运动力学、冲击动力学）流体力学电和磁温度热传导质量扩散声学分析岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）2021/8/238机械军工航天航空5、国际大型通用软件ANSYS:ANSYS公司成立于1970年，总部位于美国宾夕法尼亚洲的匹兹堡。Fluent:原美

5、国Fluent公司是全球最大的CFD――流体力学仿真分析软件及咨询公司。ANSYS收购Fluent后成为名副其实的全球最大的CAE软件公司，在三大洲拥有40多个全资机构，17个研发中心，近1,400名员工。ABAQUS:2005年5月，前美国ABAQUS软件公司（1978年成立）与世界知名的在产品生命周期管理软件方面拥有先进技术的法国达索集团合并，共同开发新一代的模拟真实世界的仿真技术平台SIMULIA。在我国的高校和岩土方面应用比较多。世界上最著名的非线性有限元分析软件。2021/8/239MARC：MSC.MARC，MSC（MSC.SoftwareCor

6、poration）公司位于洛杉矶，63创立，66年参与了Nastran的开发。MSC对原始的Nastran做了大量的改进并于71年推出自己的专利版本MSC.Nastran，83年股票上市并开始了一系列并购重组的活动。美国国家宇航局（NASA）的资助NASTRAN：MSC.Nastran软件获得美国联邦航空管理局（FAA）认证，成为领取飞行器适航证指定的唯一验证软件。2021/8/2310Adina:在计算理论和求解问题的广泛性方面处于全球领先的地位，尤其针对结构非线性、流/固耦合等复杂问题的求解具有强大优势。近20年的商业化，被广泛应用于各个工业领域的工程仿

7、真计算，包括土木建筑、交通运输、石油化工、机械制造、航空航天、汽车、国防军工、船舶、以及科学研究等各个领域。ADINA的最早版本出现于1975，在K.J.Bathe博士的带领下，由其研究小组共同开发。86年Bathe博士在美国马萨诸塞州成立ADINAR&D公司。2021/8/2311不得不说的一个软件SAPSAP：美国CSI（美国计算机和结构）公司（1975）的产品，SAP程序是历史最悠久、也是最负盛名的结构分析软件，已经有40年的历史。SAP程序最早源于加州大学Berkeley分校的Wilson教授的开发工作。1970他们第一次发布了具有革命意义的SAP程

8、序。此后，Wilson博士被国际工程界认为是计算机辅