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离散网格
把杆切成多个小单元。单元越多,模型越细,越能表达局部材料差异和响应变化。
有限元分析的核心不是“直接算整根梁”,而是先把结构离散成很多小单元, 为每个单元写局部刚度关系,再把它们组装成一个全局系统,最后求位移、应变和应力。
先算“单元”,再拼“整体”。只要单元关系和边界条件写对,复杂结构就能通过组装求出来。
这页用一个一维受分布载荷的杆单元模型做教学演示,既保留有限元的核心结构,又能让你清楚看到每一步在做什么。
把杆切成多个小单元。单元越多,模型越细,越能表达局部材料差异和响应变化。
每个线性杆单元都满足局部刚度关系,典型形式就是 EA/L 乘以小矩阵。
固定端位移为零,分布载荷进入等效节点力。边界条件决定方程是否有唯一解。
解出节点位移之后,应变和应力就能在单元内反推出,从而找到软弱区和峰值区。
我们把一根左端固定的杆离散成多个单元,并在杆上施加均布轴向载荷。你还可以人为制造一段“软区”,观察局部材料变化如何扭曲整体响应。
这个模型使用真实的线性杆单元有限元组装。你调的每一个参数,都会重新生成单元刚度矩阵并求解全局位移。
等待求解结果中…
桥梁、机身、支架、芯片封装、地层、散热结构,只要你关心局部位移、应力或温度分布,有限元就很重要。
如果对象不是几个离散点,而是一整段连续材料,那么把它离散成单元是很自然的做法。
最大位移、最大应力、热集中区、软弱区,都需要空间分布信息,而不是一个整体平均值。
不同区域材料不同、约束不同、载荷不同,都是有限元最擅长处理的场景。