有限元分析系统的发展现状与展望

谢小丽

摘要：随着我国科技的飞速发展，人们更是在不断的创建更快速，更简便，规模更大的建筑物以及更加精密的设备。但创建这些东西的时候，都需要工程师在设计的时候要精确的预测出产品的技术性能，动力强度，流场，磁场等等的技术参数进行分析和计算。随着以计算机技术为基础不断发展起来的有限元分析方法，不仅逐渐的解决了一些工程计算上的一些复杂的分析计算，而且相关的研究人员更是研究了许多新技术来不断的为我国做出了不可估量的贡献。

关键词：有限元分析；现状 ；发展局势

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0242-01

1 有限元分析系统的发展现状

1）如今，在我们的生活中，从自行车到飞机，所有的设计都离不开有限元的系统分析计算。随着科技的不断发展，以往的线性理论已经逐渐的不能满足现在的社会发展要求。比如在建筑行业中，高层建筑的出现，工作人员就必须要考虑结构的大位移等等的几个非线性问题。航天工程出现的高温部件存在的热应力问题，工作人员也必要考虑到材料的非线性问题。

所以现在我国的发展状况如果只是采用线性理论来解决问题，是远远不够的。我们只能不断的发展更好的技术来解决现在的困境。众所周知，非线性的计算的过程是非常复杂的，它一般会涉及许多复杂的数学问题以及一些运用技巧，相关的工作人员也很难在很短的时间掌握要点。

2）随着数值分析系统的不断改进和完善，尤其是计算机的运算速度上表现得尤其突出。在现在的工程站上，想要求解一个包含10方程的模型时间只需要10分钟，而如果用手工的方式，则需要几周的时间才可以得出结果。所以，我们在这方面做出的成绩还是比较优秀的。

3）现如今，CAD软件的无缝集成工艺已经成为我国有限元分析的另一个特点，也就是CAD软件的集成使用。也就是说，在CAD软件造成零件的设计以后，再自动的生成有限元网络，然后进行分析计算。如果分析以后的结果和设计的要求不符合，可以重新的对造型进行改进和再次分析计算，直至满意，这样的分析计算大大的提高了我们的设计水平。

4）在Wintel的平台上，最开始在大中型的计算机运行的都是有限元分析的软件，后来又逐渐的发展成以工程工作站作为计算的平台。他们其中的共同点都是采用了UNIX的操作系统，但PC机的出现，使计算机在实际的应用上发生了很大的变化，把工程师限在办公桌上就能完成工作的梦想变成了现实。但最开始的PC机都是采用的16位的CPU操作系统，往往内存中的数据受到了局限性。

2 有限元分析系统的未来发展趋势

1）我国对非固体力学和交叉学科的FEA程序经过了几十年的发展，对于用作在求解固体力学的有限元软件已经相对来说非常的成熟了。由于国情的不断变化，现在主要研究的前沿问题是流体力学，可压缩和不可压缩流体力学以及交叉学科等等。由于现在我国国内还没有和世界的发展脚步保持一致，国内还没有出现类似功能的商品化软件，所以导致国外的类似软件卖的非常贵。为了能够打破这种垄断的局面，我们必须要掌握自己的主版权和用于分析流体力学等学科的软件。由于流体力学的问题非常的繁琐和复杂，而且几乎没有可以用来借鉴的软件，所以也就需要国家大力的投入资金和人力来发展。

2）要开发具有中国特色的技术可以大大的提高FEA软件的性能和用户的接受程度。在目前来看，国内的研究人员在这方面做了不少的准备工作，但由于PC机上的图形环境有限，所以最终做出的结果都和想象的差距太大。但在Windows系统中提供了OpenGl的图形标准，为了能够在PC机上应用到可视化图形，GUL提供了非常大的帮助。同时，OpenGl技术是当今国际都共同认可的高性能图形，应用它所开发出来的三维图形深深受专业人员所喜欢，所以目前在世界上占领先位置的计算机公司都采用了这一标准。正如前面所说，近几年，国外的FEA已经不再做以往的仿真软件，而是直接在Windows系统上开发有限元系统。这种技术手段也不断的在我国国内被一些相关人员陆续使用，比如：杭州自动化技术研究院采用的OpenGL图形标准以及相应的Visual C++等编程，在PC机上成功地研发了一套具有可视化的有限元程序包。这种程序能够直观地通过对"菜单"、"窗口"、"和对话框等可视图形画面，自动建立起一套有限元的分析模型，并且能够以交互的方式来实现计算的可视化处理，公司也因而大大提高有限元分析的效率和精确性。

3）前面提到过，当今的有限元方法的最主要的特点就是与CAD的无缝集成。作为我国自己研发的FEA，我们首先应该考虑的就是和我国自主版权的CAD的集成。因为有限元的分析主要是运用在比较复杂形状的部件上，所以有限元分析系统必须要和三维造型功能的CAD软件集成，然后不断的发展和研究，最终使设计和分析能够紧密的结合，融为一体。

3 小结

国家应该经常的关注有限元的世界发展局势，采用最先进的技术，不断的扩张有效元的性能，最终找到求发展和谋生存的道路。

参考文献：

[1] 高靖， 程宝春. 有限元分析及参数研究[J]. 福建大学学报， 2008（10）.

[2] 刘丽秋， 康庄. 计算机有限元分析和解法[J]. 重庆科技学院学报， 2008（10）.

[3] 周昌玉， 夏翔鸣， 赵登峰. 高心压缩机叶轮疲劳断裂故障的有限元分析[J]. 西安交通大学学报， 2008（11）.