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有限元模型是什麼

數值計算方法

有限元模型是一種在工程物理學數學等領域套用的數值計算方法,它通過將連續體分割成許多小的離散單元,以近似求解連續介質行為的數學模型。這種方法可以用於解決各種不同類型的工程問題,如結構力學熱傳導流體動力學電場分析等。有限元模型是運用有限元分析方法時建立的模型,是一組僅在節點處連線、僅靠節點傳力、僅在節點處受約束的單元組合體,它是力學模型離散化的結果,是一個供數值計算的數位化模型。

建立有限元模型的過程稱為有限元建模,它是整個有限元分析過程的關鍵。模型合理與否將直接影響計算結果的精度、計算時間的長短、存儲容量的大小以及計算過程能否完成。有限元模型為有限元計算提供所有必需的原始數據。

在數學中,有限元法是一種為求解偏微分方程邊值問題近似解的數值技術。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成,對每一單元假定一個合適的(較簡單的)近似解,然後推導求解這個域總的滿足條件(如結構的平衡條件),從而得到問題的解。這個解不是準確解,而是近似解,因為實際問題被較簡單的問題所代替。由於大多數實際問題難以得到準確解,而有限元不僅計算精度高,而且能適應各種複雜形狀,因而成為行之有效的工程分析手段。

所謂離散化,是用假想的線或面將連續物體分割成由有限個單元組成的集合體。經過離散化,才能使結構變成有限個單元的組合體。通常把由單元、節點及相應節點載荷和節點約束構成的模型,稱為有限元模型。