结构力学FEA：仿真软件助力精准分析

介绍与应用

有限元分析（FEA）是使用称为有限元法（FEM）的数值技术来模拟任何给定的物理现象。应用于流体-结构相互作用等耦合问题；热机、热化学、热化学机械问题压电、铁电、电磁学等相关领域。

应用

工业设备

重型设备:

• 重型车辆
• 施工设备
• 采矿设备
• 农业设备

压力容器

• 罐
• 加热器

汽车

车身

• 碰撞与安全
• 人体阻力
• 门和关闭
• 空气动力学

底盘

• 制动器
• 指关节
• 框架

内部

• 安全
• 座位
• 温湿度环境控制

建筑和设备

工厂

• 基础设施
• 设备

土木结构

• 建筑
• 风力发电风机
• 天线塔

结构构件

• 连接
• 梁、柱
• 建筑材料

电子产品

照明/LED

• 发光二极管
• 灯

显示

• 显示器
• 液晶显示器

通用电子产品

• 硬盘驱动器
• 光盘

电子零件

• 芯片
• PCB卡
• 连接器

海航

造船

• 船舶
• 部件
• 控制系统

海上建筑

• 石油和天然气
• 潮汐能
• 海上风能

生物医学

医疗器械

• 医疗器械
• 辅助设备

生物材料与生物力学

• 植入
• 组织
• 神经学工程

功能

78个机械有限元分析（FEA）程序的并排比较图。

FEA软件有如下功能或部分如下功能

• 图形几何 建模器
• 图形手动网格划分
• CAD导入
• 自动单位意识
• 线性静态
• 非线性-大位移
• 非线性接触
• 瞬态线性
• 瞬态非线性
• 固有频率
• 线性屈曲分析
• 声学
• 传热
• 电/磁
• 流体流动
• 流固耦合
• 固体元素
• 外壳元件
• 梁/杆/拉杆
• 各向异性材料
• 复合材料
• 超弹性/橡胶
• 可塑性
• 粘塑性/蠕变
• 压电

商业仿真工具

达索系统Abaqus、ANSYS Mechanical、西门子Femap NX Nastran等等。

开源求解器、框架

• Fino, a free finite element solver。CAEplex是一个web前端，它使用Fino作为解决后端（Gmsh作为网格后端）。
• SALOME，后端用Code_Aster开源FEA求解器。
• CalculiX是一个免费的、开源的有限元分析应用程序。
• Elmer FEM是一个多物理问题的有限元软件。
• NGSolve是一个高性能的多物理有限元软件。它被广泛应用于固体力学、流体力学和电磁学的模型分析。由于其灵活的Python接口，新的物理方程和求解算法可以很容易地实现。[Python接口文档]

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