有限元素法是一套求解微分方程的系统化数值计算方法。它比传统解法具有理论完整可靠,物理意义直观明确,适应性强, 形式单纯、规范,解题效能强等优点。
9 U2 M/ ^1 g ~, L8 p2 c 从数学上来说, 有限元素方法是基于变分原理。它不象差分 法那样直接去解偏微分方程, 而是求解一个泛函取极小值的变 分问题。有限元素法是在变分原理的基础上吸收差分格式的思 想发展起来的。
: i! I, H8 Z/ N- a 采用有限元素法还能使物理特性基本上被保持, 计算精度和收敛性进一步得到保证。4 J- o/ Q& g8 [9 A
有限元素法优点:
# O" A7 h& Y2 z+ I: k' f( q 降低实验所需成本9 T0 |; ^2 b4 W8 {
减少试验对象的变异困难
. D4 N$ R2 G4 H* d; W2 Q5 B 方便参数控制% o/ ~- W* X' f8 K7 A
可获得实验无法获得的信息" i" I3 d# _. m
有限元素法的基本思想:# l6 a& X k9 A2 D% z, C" S
实际的物理问题很难利用单一的微分方程式描述,更 无法顺利求其解析解.$ Y% B# Y/ c" R' v0 d& ^7 v
有限元素法是将复杂的几何外型结构的物体切割成许 多简单的几何形状称之为元素.
3 a1 R9 r9 M2 h4 B. m7 b9 `$ L* X 元素与与元素间以“节点”相连.
6 _& s) ^: V( Y' p/ O 由于元素是简单的几何形状,故可以顺利地写出元素 的物理方程式,并求得节点上的物理量.! B7 |' M. U0 |/ A, T
采用内插法求得元素内任意点的物理量.
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