GB/T 31054-2014 机械产品计算机辅助工程 有限元数值计算 术语

ICS01.100.01

J04

中华人民共和国国家标准

/—

GBT310542014

机械产品计算机辅助工程

有限元数值计算术语

—

ComuteraidedenineerinformechanicalroductsFiniteelement

pggp

—

numericalcalculationTerminology

2014-12-22发布2015-10-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT310542014

目次

前言…………………………Ⅰ

1范围………………………1

2一般术语…………………1

2.1基本概念……………1

2.2前处理………………2

2.3单元…………………4

2.4后处理………………5

3典型结构数值分析术语…………………7

3.1结构静力学分析……………………7

3.2结构动力学分析……………………8

3.3结构热分析…………………………10

3.4结构耦合分析………………………10

3.5结构优化设计………………………11

参考文献……………………12

索引…………………………13

/—

GBT310542014

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准由全国技术产品文件标准化技术委员会(/)提出并归口。

SACTC146

:、、

本标准起草单位中国电子科技集团公司第三十八研究所中机生产力促进中心合肥瑞齐信息科

、。

技有限公司北京科新纪元信息技术有限公司

:、、、、、、、、。

本标准主要起草人张红旗肖承翔胡祥涛陈帝江张深广李岱松王云锋高宏伟杨东拜

Ⅰ

/—

GBT310542014

机械产品计算机辅助工程

有限元数值计算术语

1范围

本标准规定了机械产品计算机辅助工程有限元数值计算的常用术语和定义。

、。

本标准适用于与机械产品有限元数值计算相关的研究开发和应用

2一般术语

2.1基本概念

2.1.1

计算机辅助工程()

comuteraidedenineerinCAE

pgg

(、)

运用计算机技术和数值分析技术如有限单元法有限差分法或离散元法等获取物理系统的应力

、,,、

场温度场或电磁场等物理场响应量的过程和方法常用于评估系统功能和性能优化结构工艺或成本

等目的。

2.1.2

有限单元法()

finiteelementmethodFEM

有限元法

,,

将连续的求解域离散为有限个单元并在给定约束条件下利用有限单元的近似解逼近真实物理系

统的数值分析方法。

2.1.3

有限元分析()

finiteelementanalsisFEA

y

基于有限单元法的结构性能分析。

2.1.4

单元element

、。

具有几何物理属性的最小求解域

2.1.5

节点node

单元之间的铰接点。

:。

注每个单元仅在节点处和相邻单元及外部发生联系

2.1.6

前处理rerocessin

ppg

、、。

几何模型处理有限单元划分物理参数设置和边界条件施加的过程

2.1.7

求解solve

()。

设定求解环境或条件和寻求近似解的过程

2.1.8

后处理ost-rocessin

ppg

、。

对求解结果进行检查分析和评估等处理的过程

1

/—

GBT310542014

2.1.9

通用运动方程eneralkinematicseuation

gq

、、,():

描述载荷惯性阻尼和位移响应相互关系的方程见式1

̇

()…………()

MüCuKuFt1

++=

式中:

M———质量矩阵;

C———阻尼矩阵;

K———刚度矩阵;

F———载荷向量;

u———位移响应;

t———时间。

2.1.10

结构静力学分析structuralstaticsanalsis

y

,。

在静态或可近似静态载荷作用下忽略惯性和阻尼效应的结构响应分析

2.1.11

结构动力学分析structuraldnamicsanalsis

yy

,。

在时变载荷以及惯性和阻尼效应作用下对结构动力学特性和响应的分析

2.1.12

结构热分析structuralthermalanalsis

y

对结构温度场及其他热物理参数的分析。

2.1.13

结构耦合分析structuralcoulinanalsis

pgy

在两个或多个物理场耦合作用下的结构响应分析。

2.1.14

优化设计otimaldesin

pg

、,、、。

用于确定结构几何物理和工艺等设计参数以满足最优性能可靠性重量和成本等要求

2.1.15

设计模型desinmodel

g

侧重于产品几何描述的结构设计模型。

2.2前处理

2.2.1

简化模型simlifiedmodel

p

对机械产品设计模型中局部几何特征进行简化处理后的模型。

2.2.2

理想模型idealmodel

,

对机械产品物理特征进行理想化处理后的模型如变形可以忽略不计的柔性体可理想化处理为

刚体。

2.2.3

有限元模型finiteelementmodel

,。

以有限数量单元的组合逼近机械产品结构的模型或更一般地物理系统结构的模型

2

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GBT310542014

2.2.4

有限元建模finiteelementmodeling

,、。

构建有限元模型的过程包括几何模型处理有限单元设置和划分等步骤

2.2.5

分析模型analsismodel

y

,。

在有限元模型基础上施加了材料性能和边界条件的模型

2.2.6

工况workinconditions

g

机械产品在一定环境条件下的典型工作状况。

2.2.7

边界条件boundarconditions

y

,、,、、。

在给定工况下求解域边界上的几何物理条件如力温度速度和位移等

2.2.8

材料性能materialroert

ppy

、、,、。

材料的力学热学电磁学等物理性能参数如弹性模量泊松比和密度等

2.2.9

单元属性elementattribute

、,、。

单元的几何物理特性如单元类型材料性能和几何形状等

2.2.10

自由度dereesoffreedom

g

,。

力学系统中完全确定一个机械结构形位所需的独立坐标个数

2.2.11

约束constraint

减少系统自由度的各种限制条件。

[/—,]

GBT108532008定义3.3.13

2.2.12

位移dislacement

p

表征物体上一点相对于某参考系的位置变化的时间变量。

[/—,]

GBT22982010定义2.1

2.2.13

节点位移nodedislacement

p

节点相对于某参考系的位置变化的时间变量。

2.2.14

载荷load

施加在物体或系统上的作用力系。

[/—,]

GBT108532008定义5.2.58

2.2.15

集中载荷concentratedload

,。

作用面积远小于物体表面尺寸可近似作用于一点的载荷

2.2.16

线载荷lineload

其作用点连续分布在给定线段上的载荷。

3

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GBT310542014

2.2.17

面载荷surfaceload

其作用点连续分布在给定表面上的载荷。

2.2.18

体载荷bodload

y

,。

其作用点连续分布在体积域或场域内的载荷如重力

2.2.19

内力internalforce

结构内部由于发生变形而产生的相互作用力。

2.2.20

惯性力inertialforce

质量被加速时产生的反作用力。

[/—,]

GBT22982010定义2.9

2.2.21

载荷步loadste

p

人为设定的与真实时间无关的时间间隔。

:,。

注载荷步一般用于离散时的变载荷使其成为一系列静态载荷

2.2.22

载荷子步loadsubste

p

,。

离散的载荷步时间节点用于插值施加静态载荷

:。

注载荷子步对求解效率和收敛性有明显影响

2.2.23

收敛容限converencetolerance

g

判断收敛条件的阈值。

2.3单元

2.3.1

形函数shaefunction

p

插值函数

,。

定义于单元内部的连续函数描述单元内部任意点位移与节点位移插值关系

2.3.2

单元阶次elementorder

形函数的最高阶次。

2.3.3

等参单元isoarametericelement

p

采用同阶次同参数插值函数描述几何形状和位移场的单元。

2.3.4

超参单元suer-arametericelement

pp

几何形状插值函数阶次高于位移场插值函数阶次的单元。

2.3.5

次参单元sub-arametericelement

p

几何形状插值函数阶次低于位移场插值函数阶次的单元。

4

/—

GBT310542014

2.3.6

一维单元onedimensionalelement

表现形式为线段的单元。

2.3.7

二维单元twodimensionalelement

,、。

表现形式为面片的单元如矩形单元三角形单元等

2.3.8

三维单元threedimensionalelement

,、。

表现形式为实体的单元如四面体单元六面体单元等

2.3.9

接触单元contactelement

结构相互接触约束作用的单元。

2.3.10

弹簧单元srinelement

pg

结构之间具有弹簧约束作用的单元。

2.3.11

质量单元masselement

只具备质量属性的单元。

2.3.12

实常数realconstant

,。

具有统一特征的几何或物理常数用于补充描述单元属性

2.4后处理

2.4.1

应力stress

结构某点受到的单位面积内力。

2.4.2

正应力normalstress

垂直于给定平面的应力分量。

[/—,]

GBT106232008定义2.13.2

2.4.3

剪应力shearstress

平行于给定表面的应力分量。

2.4.4

单元应力elementstress

单元某点受到的单位面积内力。

2.4.5

节点应力nodestress

节点受到的单位面积内力。

:,,。

注在有限单元法中单元应力由单元各节点位移决定节点应力由相关联单元应力共同决定

2.4.6

主应力rincialstress

pp

,,。

一类应力矢量在以该应力矢量为法向的微面积元上剪应力为0

5

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GBT310542014

2.4.7

等效应力euivalentstress

q

,,():

由强度准则计算的当量应力一般采用第四强度准则见式2

2221

()()()2

σσσσσσ

-+-+-

122313

……()

σ=2

e[2]

式中:

σ———等效应力;

e

σ———第一主应力;

1

σ———第二主应力;