CAE行业：有限元方法的发展趋势

wangzhkk

　　从单纯结构力学计算发展到求解许多物理场问题

　　有限元分析方法最早是从结构化矩阵分析发展而来，逐步推广到板、壳和实体等连续体固体力学分析，实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。

　　有限元方法已发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流和声场等问题的求解计算，最近又发展到求解几个交叉学科的问题。

　　例如当气流流过一个很高的铁塔产生变形，而塔的变形又反过来影响到气流的流动……这就需要用固体力学和流体动力学的有限元分析结果交叉迭代求解，即所谓"流固耦合"的问题。

　　由求解线性工程问题进展到分析非线性问题

　　线性理论已经远远不能满足设计的要求。

　　例如：航天和动力工程的高温部件存在热变形和热应力，要考虑材料的非线性问题;诸如塑料、橡胶和复合材料等各种新材料的出现，只有采用非线性有限元算法才能解决。

　　非线性的数值计算是很复杂的，很难为一般工程技术人员所掌握。为此近年来国内一些公司花费了大量的人力和投资开发诸如FELAC软件等专长于求解非线性问题的有限元分析软件，并广泛应用于工程实践。

　　有限元方法的发展趋势

　　增强可视化的前置建模和后置数据处理功能

　　随着数值分析方法的逐步完善，尤其是计算机运算速度的飞速发展，整个计算系统用于求解运算的时间越来越少，而数据准备和运算结果的表现问题却日益突出。

　　在现在的工程工作站上，求解一个包含10万个方程的有限元模型只需要用几十分钟。工程师在分析计算一个工程问题时有80%以上的精力都花在数据准备和结果分析上。

　　增强可视化的前置建模和后置数据处理功能

　　目前几乎所有的商业化有限元程序系统都有功能很强的前置建模和后置数据处理模块。使用户能以可视图形方式直观快速地进行网格自动划分，生成有限元分析所需数据，并按要求将大量的计算结果整理成变形图、等值分布云图，便于极值搜索和所需数据的列表输出。

　　与CAD软件的无缝集成

　　当今有限元分析系统的另一个特点是与通用CAD软件的集成使用， 即：在用CAD软件完成部件和零件的造型设计后，自动生成有限元网格并进行计算，如果分析的结果不符合设计要求则重新进行造型和计算，直到满意为止，从而极大地提高了设计水平和效率。当今所有的商业化有限元系统商都开发了和著名的CAD软件的接口。


转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_dff381860102wg3a.html