MIDAS-FEA教程及實(shí)例教學(xué)課件

MIDAS-FEA教程及實(shí)例匯報(bào)人：AA2024-01-19BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目錄CONTENTSMIDAS-FEA軟件概述MIDAS-FEA基礎(chǔ)知識(shí)MIDAS-FEA高級(jí)功能介紹MIDAS-FEA實(shí)例分析：建筑結(jié)構(gòu)工程目錄CONTENTSMIDAS-FEA實(shí)例分析：機(jī)械工程領(lǐng)域應(yīng)用MIDAS-FEA實(shí)例分析：其他領(lǐng)域應(yīng)用MIDAS-FEA學(xué)習(xí)心得與體會(huì)BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01MIDAS-FEA軟件概述010405060302背景：MIDAS-FEA是一款廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域的有限元分析軟件，具有強(qiáng)大的前后處理功能和高效的求解器。特點(diǎn)：MIDAS-FEA軟件具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)豐富的單元庫(kù)和材料模型庫(kù)，支持多種類(lèi)型的有限元分析。強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分功能，支持自動(dòng)和手動(dòng)網(wǎng)格劃分，以及網(wǎng)格優(yōu)化和修復(fù)。高效的求解器和多種求解方法，可快速準(zhǔn)確地求解復(fù)雜問(wèn)題。全面的后處理功能，包括結(jié)果可視化、數(shù)據(jù)處理和報(bào)告生成等。軟件背景與特點(diǎn)結(jié)構(gòu)工程MIDAS-FEA在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，可用于分析各種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)，如橋梁、建筑、堤壩、隧道等。通過(guò)有限元分析，可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在各種荷載條件下的響應(yīng)和性能，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。機(jī)械工程MIDAS-FEA在機(jī)械工程領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，可用于分析各種機(jī)械部件和裝備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，以及熱傳導(dǎo)、流體動(dòng)力學(xué)等問(wèn)題。通過(guò)有限元分析，可以?xún)?yōu)化機(jī)械部件的設(shè)計(jì)，提高裝備的可靠性和性能。航空航天工程MIDAS-FEA在航空航天工程領(lǐng)域的應(yīng)用主要涉及飛機(jī)、航天器等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)。通過(guò)有限元分析，可以預(yù)測(cè)航空航天器在各種飛行條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和性能，為航空航天器的設(shè)計(jì)和制造提供重要支持。應(yīng)用領(lǐng)域與范圍隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，有限元分析軟件在工程領(lǐng)域的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。未來(lái)，MIDAS-FEA軟件將繼續(xù)發(fā)展，不斷完善和優(yōu)化其功能，提高計(jì)算精度和效率，以適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的工程分析需求。發(fā)展趨勢(shì)隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，有限元分析軟件將實(shí)現(xiàn)更高層次的智能化和自動(dòng)化。未來(lái)，MIDAS-FEA軟件有望與這些先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更智能的網(wǎng)格劃分、更準(zhǔn)確的材料模型、更高效的求解方法等，為工程領(lǐng)域提供更強(qiáng)大、更便捷的分析工具。同時(shí)，隨著工程領(lǐng)域?qū)Νh(huán)保、節(jié)能等方面的要求不斷提高，MIDAS-FEA軟件也將在綠色設(shè)計(jì)、可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮更大作用。前景發(fā)展趨勢(shì)及前景BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02MIDAS-FEA基礎(chǔ)知識(shí)邊界條件處理引入約束條件，消除剛體位移，得到可解方程組?？傮w剛度矩陣將各單元的剛度矩陣集成總體剛度矩陣。剛度矩陣根據(jù)單元的材料屬性、幾何形狀和節(jié)點(diǎn)位移，建立單元?jiǎng)偠染仃?。離散化將連續(xù)體離散為有限個(gè)單元，單元之間通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接。插值函數(shù)用插值函數(shù)描述單元內(nèi)任一點(diǎn)的位移、應(yīng)變和應(yīng)力等物理量。有限元法基本原理建模與網(wǎng)格劃分技術(shù)根據(jù)實(shí)際問(wèn)題建立幾何模型，確定分析類(lèi)型和邊界條件。將幾何模型劃分為有限個(gè)單元，選擇合適的單元類(lèi)型和網(wǎng)格密度。檢查網(wǎng)格質(zhì)量，確保計(jì)算精度和穩(wěn)定性。根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化，提高計(jì)算效率和精度。建模網(wǎng)格劃分網(wǎng)格質(zhì)量檢查網(wǎng)格優(yōu)化材料屬性定義邊界條件設(shè)置載荷施加初始條件設(shè)置材料屬性與邊界條件設(shè)置輸入材料的彈性模量、泊松比、密度等物理參數(shù)。根據(jù)實(shí)際問(wèn)題施加外部載荷，如集中力、均布載荷等。根據(jù)實(shí)際問(wèn)題設(shè)置約束條件，如固定約束、滑動(dòng)約束等。設(shè)置初始溫度、初始應(yīng)力等初始條件。BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03MIDAS-FEA高級(jí)功能介紹考慮結(jié)構(gòu)大變形、大位移效應(yīng)，準(zhǔn)確模擬結(jié)構(gòu)在復(fù)雜荷載作用下的響應(yīng)。幾何非線(xiàn)性分析材料非線(xiàn)性分析接觸非線(xiàn)性分析支持彈塑性、超彈性、粘彈性等多種材料本構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在極端荷載下的精細(xì)化模擬。模擬結(jié)構(gòu)間接觸面的力學(xué)行為，包括摩擦、碰撞、分離等現(xiàn)象，適用于復(fù)雜接觸問(wèn)題的求解。030201非線(xiàn)性分析技術(shù)提取結(jié)構(gòu)的固有頻率、振型和阻尼比等模態(tài)參數(shù)，評(píng)估結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。模態(tài)分析模擬結(jié)構(gòu)在瞬態(tài)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)，如地震、沖擊等。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)諧荷載作用下的頻域響應(yīng)，如諧響應(yīng)分析和隨機(jī)振動(dòng)分析。頻域分析動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)通過(guò)改變結(jié)構(gòu)的拓?fù)錁?gòu)型，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度等性能的最優(yōu)分布。拓?fù)鋬?yōu)化調(diào)整結(jié)構(gòu)的幾何形狀，以改善結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能或滿(mǎn)足特定設(shè)計(jì)要求。形狀優(yōu)化優(yōu)化結(jié)構(gòu)的截面尺寸或板厚等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化或提高承載能力。尺寸優(yōu)化綜合考慮多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，如成本、重量、剛度等，尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。多目標(biāo)優(yōu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04MIDAS-FEA實(shí)例分析：建筑結(jié)構(gòu)工程某高層建筑，地下2層，地上30層，框架-核心筒結(jié)構(gòu)。工程概況在地震作用下，該建筑的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及抗震性能評(píng)估。問(wèn)題描述實(shí)例背景及問(wèn)題描述根據(jù)建筑平面圖、立面圖等，建立三維幾何模型。輸入混凝土、鋼筋等材料的彈性模量、泊松比、密度等參數(shù)。建模過(guò)程與技巧分享定義材料屬性建立幾何模型劃分網(wǎng)格對(duì)幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成有限元模型。施加邊界條件和荷載定義約束和荷載，如固定支座、樓層荷載、地震作用等。建模過(guò)程與技巧分享控制網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格劃分時(shí)，應(yīng)注意控制網(wǎng)格的形狀和大小，避免畸形網(wǎng)格的出現(xiàn)?？紤]非線(xiàn)性因素對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮材料非線(xiàn)性和幾何非線(xiàn)性等因素的影響。合理選擇單元類(lèi)型對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，可采用梁?jiǎn)卧蜌卧M(jìn)行模擬。建模過(guò)程與技巧分享抗震性能評(píng)估根據(jù)計(jì)算結(jié)果，評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗震性能，如層間位移角、塑性鉸分布等。結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析通過(guò)MIDAS-FEA軟件計(jì)算，得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的位移、應(yīng)力、應(yīng)變等響應(yīng)結(jié)果。結(jié)果討論針對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和討論，提出相應(yīng)的優(yōu)化建議和改進(jìn)措施。例如，對(duì)于某些關(guān)鍵部位或薄弱環(huán)節(jié)，可采取加強(qiáng)措施以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。結(jié)果分析與討論BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05MIDAS-FEA實(shí)例分析：機(jī)械工程領(lǐng)域應(yīng)用工程背景本實(shí)例以某型號(hào)挖掘機(jī)的工作裝置為例，探討MIDAS-FEA在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用。問(wèn)題描述挖掘機(jī)工作裝置在復(fù)雜工況下，受到多種載荷作用，如挖掘力、自重、慣性力等。為確保其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行精確的有限元分析。實(shí)例背景及問(wèn)題描述根據(jù)挖掘機(jī)工作裝置的實(shí)際尺寸，使用CAD軟件建立幾何模型。1.建立幾何模型將幾何模型導(dǎo)入MIDAS-FEA，進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選擇合適的單元類(lèi)型和網(wǎng)格密度，以確保計(jì)算精度和效率。2.網(wǎng)格劃分建模過(guò)程與技巧分享根據(jù)挖掘機(jī)工作裝置的材料特性，定義相應(yīng)的彈性模量、泊松比、密度等參數(shù)。3.材料屬性定義根據(jù)實(shí)際工況，施加相應(yīng)的邊界條件和載荷，如固定約束、挖掘力、自重等。4.邊界條件與載荷施加建模過(guò)程與技巧分享建模過(guò)程與技巧分享01技巧分享021.網(wǎng)格劃分時(shí)，應(yīng)注意對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行局部加密，以提高計(jì)算精度。032.在施加邊界條件和載荷時(shí)，要確保與實(shí)際工況相符，避免產(chǎn)生過(guò)大的誤差。043.對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可采用子模型技術(shù)，先對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行粗網(wǎng)格分析，再對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行細(xì)網(wǎng)格分析，以提高計(jì)算效率。通過(guò)MIDAS-FEA計(jì)算，得到挖掘機(jī)工作裝置的應(yīng)力、應(yīng)變和位移云圖。從云圖中可以直觀地看出結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度分布情況。結(jié)果展示根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)挖掘機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的部位，提出優(yōu)化建議。結(jié)果分析針對(duì)本實(shí)例中遇到的問(wèn)題和解決方法，進(jìn)行深入討論。同時(shí)，展望MIDAS-FEA在機(jī)械工程領(lǐng)域的更多應(yīng)用前景。討論與展望結(jié)果分析與討論BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA06MIDAS-FEA實(shí)例分析：其他領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)例背景及問(wèn)題描述工程背景某型導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，涉及復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境和多種材料組合。問(wèn)題描述在導(dǎo)彈發(fā)射過(guò)程中，發(fā)射系統(tǒng)需要承受極高的過(guò)載和溫度變化，要求對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行精確分析。建模過(guò)程建立導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的三維模型，包括發(fā)射筒、導(dǎo)彈、支撐結(jié)構(gòu)等。定義材料屬性，包括彈性模量、泊松比、密度等。建模過(guò)程與技巧分享施加邊界條件和載荷，模擬導(dǎo)彈發(fā)射過(guò)程中的力學(xué)環(huán)境。建模過(guò)程與技巧分享02030401建模過(guò)程與技巧分享技巧分享采用高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分，確保計(jì)算精度和效率。針對(duì)不同部件采用不同的材料模型，以更準(zhǔn)確地模擬實(shí)際情況。在建模過(guò)程中注意對(duì)稱(chēng)性和周期性邊界條件的處理，以簡(jiǎn)化計(jì)算。結(jié)果展示通過(guò)MIDAS-FEA計(jì)算，得到了導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移分布云圖，以及關(guān)鍵部位的詳細(xì)數(shù)據(jù)。結(jié)果分析從結(jié)果中可以看出，發(fā)射筒和支撐結(jié)構(gòu)在導(dǎo)彈發(fā)射過(guò)程中承受了較大的應(yīng)力和應(yīng)變，而導(dǎo)彈本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)較好。此外，還發(fā)現(xiàn)了一些局部應(yīng)力集中的區(qū)域，需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。討論與展望針對(duì)分析結(jié)果，可以對(duì)發(fā)射筒和支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時(shí)，還可以進(jìn)一步探討溫度對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，以及采用先進(jìn)的復(fù)合材料和制造工藝來(lái)提高導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的性能。結(jié)果分析與討論BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA07MIDAS-FEA學(xué)習(xí)心得與體會(huì)理論與實(shí)踐相結(jié)合01MIDAS-FEA教程將有限元分析的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，使我更深入地理解了有限元分析的基本原理和求解過(guò)程。掌握專(zhuān)業(yè)軟件技能02通過(guò)學(xué)習(xí)MIDAS-FEA軟件的操作和使用，我掌握了利用專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行有限元分析的基本技能，包括模型建立、網(wǎng)格劃分、邊界條件設(shè)置、求解和后處理等。培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力03在學(xué)習(xí)過(guò)程中，我遇到了很多問(wèn)題，但通過(guò)不斷嘗試和探索，最終找到了解決問(wèn)題的方法，這培養(yǎng)了我獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。學(xué)習(xí)過(guò)程中的收