第一章 有限元前处理概述

    有限元方法基本思想是在1943年由R.Courant提出的，但由于当时没有求解大型联立方程的计算工具，这种方法在长期内没有得到实际应用。到20世纪60年代，随着计算机的广泛使用，有限元法开始得到快速发展。有限元法到现在经过40多年的发展，应用领域也从航空拓展到了航天、汽车、船舶、核能、兵器、电子等各个行业，从弹性材料问题拓展到了塑性、粘弹性、粘塑性、复合材料等问题。有限元方法的数值模拟已经成为现代重要工程设计必需的环节。

    有限元法的应用分为三个阶段：前处理、求解和后处理。其中前处理阶段通常是整个过程中最耗时的阶段，尤其是进行分析模型的网格离散，常常占用整个仿真过程80%～90%的时间。这三个阶段概述如下。

    1.前处理

    前处理是创建分析模型的阶段，也是将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片地表示求解域上待求的未知场函数的过程。在正确地建立单元类型、施加载荷及边界条件的材料模型、定义求解器所需的控制卡片等各类满足求解所需的必要信息后，即可得到求解器可以识别的模型文件，然后提交求解器进行解算。

    2.求解

    求解过程可由任意一款商用有限元求解器（如RADIOSS、Nastran、LS-DYNA、ABAQUS和ANSYS等）完成。这些求解器读入前处理中HyperMesh创建的模型文件然后计算结构对输入载荷的响应。常见的结果输出有位移、应变、应力以及加速度等结果，它们存储在结果文件中，在后处理阶段可通过HyperView查看。

    3.后处理

    后处理是查看求解结果的过程，可以对仿真结果进行确认，给出仿真分析报告，并根据仿真结果提出改进意见等。HyperView可为任意所需结果提供高质量的彩色云图以及动画，指定信息可以在多个窗口中查询、显示或是根据查询信息绘制曲线图。针对不同用户还可提供定制界面功能。