有限元前處理

簡介

前處理是創建分析模型的階段，也是將連續的求解域離散為一組單元的組合體，用在每個單元內假設的近似函式來分片地表示求解域上待求的未知場函式的過程。前處理的任務就是建立有限元模型，故又稱建模。它的任務是將實際問題或設計方案抽象為能為數值計算提供所有輸入數據的有限元模型，該模型定量反映了分析對象的幾何、材料、載荷、約束等各個方面的特性。

建模的中心任務是離散，但圍繞離散還需要完成很多與之相關的工作，如單結構形式處理、幾何模型建立、單元類型和數量選擇、單元特性定義、單元質量檢查、編號順序最佳化以及模型邊界條件的定義等。在正確地建立單元類型、施載入荷及邊界條件的材料模型、定義求解器所需的控制卡片等各類滿足求解所需的必要信息後，即可得到求解器可以識別的模型檔案，然後提交求解器進行解算。

有限元分析過程

前處理

創建分析模型，將實際問題或設計方案抽象為能為數值計算提供所有輸入數據的有限元模型。

計算

計算的任務是基於有限元模型完成有關的數值計算，並輸出需要的計算結果。它的主要工作包括單元和總體矩陣的形成、邊界條件的處理和特性方程的求解，由於計算的運算量非常大，所以這部分工作由計算機完成。除計算前需要對計算方法、計算內容、計算參數和工況條件等進行必要的設定和選擇外，一般不需要人的干預。

後處理

後處理的任務是對計算輸出的結果進行必要的處理，並按一定方式顯示或列印出來，以便對分析對象的性能或設計的合理性進行分析、評估，以做出相應的改進或最佳化，這是進行有限元分析的目的所在。

有限元分析系統前處理模組功能

幾何建模和模型處理

提供各種建模工具，用於建立分析對象的幾何模型,並對模型進行必要處理。此外還提供各種接口，用於從其他CAD系統中直接導人幾何模型。

格線劃分

格線劃分是前處理模組的主要功能，前處理功能的強弱主要取決於分網能力。因此，分網方法、手段、效率、質量是衡量有限元分析系統功能的一個重要指標。

單元庫

提供各類單元類型，在分網時只能從庫中選擇單元劃分格線。

格線處理

對格線質量等進行自動檢查，並提供自動改進質量的各種手段。進行頻寬最佳化、波前處理等。

單元特性定義

對單元的各種特性進行定義和編輯。提供一定的材料庫供用戶選擇，進行各種形狀的梁截面定義。

邊界條件定義

提供各類邊界條件的定義、編輯和管理手段。除了在格線模型上定義邊界條件外，目前很多系統都允許直接在幾何模型上定義，其優點在於定義對象易於選擇，邊界條件不依賴於格線，即格線刪除後邊界條件仍然存在。

其他輔助功能

提供用於有限元建模的各種輔助功能，如坐標系定義、單元和節點查詢、模型顯示控制等。