1、有限元法的一般步骤，有限元法的优缺点？(1) 有限元分析(FEA )的主要步骤为： 连续体的离散化。也就是将给定的物理系统分割成等价的有限单元系统。一维结构的有限 单元为线段，二维连续体的有限单元为三角形、四边形、三维连续体的有限单元可以是四面 体、长方体和六面体。各种类型的单元有其不同的优缺点。根据实际应用，发展出了更多的 单元，最典型的区分就是有无中节点。你必须要决定单元的类型、数目、大小和排列方式， 以便能够合理有效地表示给定的物理系统。 选择位移模型。假设的位移函数或模型只是近似地表示了真实位移分布。通常假设位移函 数为多项式，最简单情况为线性多项式。实际应用中，没有一种多项式能够与实际位移完全 一致。用户所要做的是选择多项式的阶次，以使其在可以承受的计算时间内达到足够的精度。 此外，还需要选择表示位移大小的参数，它们通常是节点的位移，但也有可能包括节点的位 移导数。 用变分原理推导单元刚度矩阵。单元刚度矩阵是根据最小位能原理或者其他原理，由单元 材料和几何性质导出的平衡方程系数构成的。单元刚度矩阵将节点位移和节点力联系起来， 物体受到分布力变换为节点处的等价集中力。刚度矩阵K、节点力矢量f和节点位移矢量q 的平衡关系表示为线性代数方程组：kq=f 集合整个离散化连续体的代数方程。也就是把各个单元的刚度矩阵集合成整个连续体的刚 度矩阵，把各个单元的节点力矢量集合为总的力和载荷矢量。最常用的原则是要求节点能互 相连接，即要求所有与某节点相关联的单元在该节点处的位移相同。但是最近研究表明：该 原则在某些情况下并不是必须的。总刚度矩阵K、总矢量F、以及整个物体的节点位移矢量 Q之间构成整体平衡，其联立方程为：KQ=F这样得出物理系统的基本方程后，还需要考虑其边界条件或初始条件，才能够使得整个方程 封闭。如何引入边界条件依赖于你对系统的理解。 求解位移矢量。即求解上述代数方程，这种方程可能简单，也可能很复杂，比如对非线性 问题，在求解的每一步都要修正刚度矩阵和载荷矢量。 一些导出量，但这已是相对简单的了。(2) 有限元方法的优缺点：A、有限元法的优点 有限元法不需要适用于整个物体的插值阐述，而是对每个单元各自插值，故此可以很容易 地模拟具有不规则复杂形状的结构。 整个系统离散为有限个单元，并将整个系统的方程转换成一组线性联立方程。从而可以用 多种方法对其求解。 可以毫无困难地处理一般的荷载。 边界条件不进入单个有限元的方程，而是在得到整体方程后再加入边界条件，这样，内部 和边界单元都能采用相同的场变量模型。而且当边界条件改变时，内部场变量模型不需要改 变。 因为单元方程是单个建立的，所以可以模拟由几种不同材料构成的物体，处理非线性问题， 求解非均匀介质。 可处理动态问题。 单元的尺寸大小可以变化，而且改变有限元模型也比较容易。 处理大变形和非线性材料带来的非线性问题。B、有限元法的不足之处 有限元计算。尤其是在对复杂问题的分析上，所耗费的计算资源是惊人的。计算资源包括 计算时间、内存和硬盘空间。 对于无限区域问题，有限元法很难处理。 尽管现在的有限元软件提供了自动划分网格技术，但到底采用何种单元、网格密度选取多 大才合适等问题，需要依赖于经验。 有限元分析得到的结果并不是计算机辅助工程的全部，而且一个完整的系统仿真分析不能 单独使用有限元分析来完成，必须结合其他分析和工程实践才能完成整个工程仿真设计。2、ANSYS分析的一般过程？一个典型的ANSYS分析过程由前处理、加载求解和后处理三部分组成。(一) 前处理(1) 定义工作文件名和分析标题该项工作不是必须的，但推荐在进行ANSYS分析中定义文件名和分析标题。 定义文件名:对于ANSYS的文件名，可以有两种方式进行定义：进入ANSYS程序时通过在Interactive弹出对话框中的Initial jobname选项处进行修改定 义。进入ANSYS后，可通过如下菜单或命令进行定义：GUI： Utility MenuFileChange Job nameCommand： / FILENAME 定义分析标题名：GUI： Utility MenuFileChange Title Command： / TITLE 定义单位制Command：/ UNITS(2) 选择分析类型为待分析的题目选择分析类型。GUI： Main MenuPreferences(3) 定义单元类型ANSYS单元库中有一百多种不同的单元类型，可以根据问题的实际选择合适的单元类型。具体的单元类型选择，将会在后面的章节中进行介绍。(4) 定义单元实常数为材料选择了单元类型后，随后应该输入与此单元类型相关的单元常数。单元类型的实常数 是根据所选的单元类型而定的。(5) 定义材料特性大多数单元类型分析时都需要制定材料特性，ANSYS可以选择的特性有：线性和非线性；各向同性、正交异性或非弹性；不随温度而变化或随着温度变化；(6) 建立模型并划分网格建立几何模型，并进行网格划分，生成物理模型，对实际问题进行模拟。(二) 加载求解(1) 定义分析类型和分析选项可以根据载荷条件和想要计算的响应选择分析类型。ANSYS提供的有静态、瞬态、调谐、 模态、谱分析、屈曲和子结构分析等。(2) 加载荷和约束在ANSYS程序中，载荷包括六类：DOF约束、力、表面分布载荷、体积载荷、惯性载荷、 耦合场载荷。这些载荷可以加在几何模型(实体模型)上，包括点、线、面；也可以直接加 到物理模型(有限元模型上)上，包括节点和单元。（3）指定载荷步选项它的主要功能是对载荷步进行修改和控制。（4）计算求解（三）后处理ANSYS计算求解完成后，需要在后处理阶段查看分析结果。这包括（1）从求解结果中读取数据。（2）对计算结果进行各种图形化显示。（3）可对计算结果进行列表显示。（4）进行各种后续分析。3、ANSYS提供了哪些网格划分方式？（1）自由网格的划分自由网格的划分操作，对实体模型无特殊要求，即使是不规则的，也可以进行网格划分。 对面进行网格划分，自由网格可以由三角形或者四边形单元组成，也可以由两者混合组成， 当边界上总的单元划分数目为偶数时，面的自由网格划分将全部生成四边形网格，当单元划 分数目为奇数时将可能生成三角形单元。体的自由网格划分只能包含四面体单元。（2）映射网格的划分映射网格划分要求面或者体有规则的形状，即必须满足一定的准则，同时SmartSizing不支 持映射网格划分。（3）过渡映射网格有时在网格划分过程中，读者可能希望有的区域网格密，有的区域网格疏。这可以通过过渡 映射网格来实现。所谓的映射网格的过渡，是指通过指定面的对边分割数，以生成不同大小 单元的方法。（4）体扫掠生成网格利用体扫掠，可将体的一个边界面网格（称为源面）扫掠贯穿整个体，同时在扫掠过程 中根据源面网格对体划分网格，生成单元和节点。如果源网格由四边形网格组成，体将生成 六面体单元。如果面由三角形网格组成，体将生成楔形单元。如果面由三角形和四边形单元 共同组成，则体将由楔形和六面体单元共同填充。体扫掠操作是针对已建立而尚未划分网格 的体，特别是导入的在其他程序中建立的几何模型。4、ANSYS提供了哪些布尔操作方式？写出对应的对体进行布尔操作的命令？布尔操作包括：Add（加，将各个体素融合为一个整体，用一个编号表示）；Subtract （减， 将一个体素从另一个体素中减去，剩余图元赋予新的序号）Intersect （相交，通过图元的公 共界面重新划分）；Glue（粘合，将几个有公共界面的图元粘合在一起，但是保留原有边界）； Overlap （搭接）。ANSYS建模过程中最常用的布尔操作。（1）交运算（Intersect）：GUI： Utility MenuProcessorModelingOperateBooleansIntersect-Common布尔交运算的结果是由每个初始输入图元的共同部分形成一个新的图元。即交运算可以求出 两个或多个图元的重复区域。线与线相交（Lines）；面与面相交（Areas）；体与体相交（Volumes）；线与面相交 （Line with Areas）；面与体相交（Area with Volumes）；线与体相交（Line with Volumes）（2）加运算（Add）：GUI：Utility MenuProcessorModelingOperateBooleansAdd加运算所求得的结果是一个包含所有初始图元所有部分的新图元（这种运算也可以称为并、 连接、和）。线的相加（Lines）;面的相加（Areas）;体的相加（Volumes） 减运算（Subtract）：GUI： Utility MenuProcessorModelingOperate BooleansSubtract减运算就是删除“母体”中一块或多块与“子体”重合的部分，适用于建立带孔的实体或需要准 确切除部分的实体。线的相减（Lines）;面的相减（Areas）;体的相减（Volumes）（4）搭接（Overlap）：GUI： Utility MenuProcessorModelingOperate BooleansOverlap搭接命令用于连接两个或多个图元，以生成三个或更多个新的图元的集合。搭接命令在 搭接域周围生成了多个边界。与加运算不同的是，搭接操作生成的是多个相对简单，加运算 生成一个相对复杂的区域。因而搭接生成的图元比加运算生成的图元更容易划分网格。而且 搭接区域必须与原始图元有相同的维数。线与线的搭接（Lines）;面与面的搭接（Areas）;体与体的搭接（Volumes）分割：GUI：Utility MenuProcessorModelingOperate BooleansPartition把两个或多个实体分为多个实体，但相互之间通过共同的边界连接在一起。若想找到两条相 交线的交点并保留这些线时，此命令特别有用。分割命令用于连接两个或多个图元，以生成 三个或更多的新图元的集合。分割结果与原始图元具有相同的维数。线的分割（Lines）;面的分割（Areas）;体的分割（Volumes）（6）粘接（Glue）：GUI：Utility MenuProcessorModelingOperate BooleansGlue把两个或多个实体粘合在一起，在其接触面上具有共同的边界操作命令，这对定义两个不同 的实体特别方便（如对不同材料组成的实体，但必须是相同类型的实体，要么都是体，要么 都是面，要么都是线，但不能体与面粘接）。粘接命令与搭接命令相类似，只是图元之间只 在公共边界上相关，而且公共边界维数低于原始图元一维，这些图元仍然相互独立，只在边 界上连接。线的粘接（Lines）;面的粘接（Areas）;体的粘接（Volumes）（7）叠分（Divide）：Utility MenuProcessorModelingOperateBooleansDivide把一个实体分割为两个或多个，他们仍通过共同的边界连接在一起。用面来分割体（Volume by Area）;用体来分割面（Area by Volume）用面来分割面（Area by Area）;用线来分割面（Area by Line）用体来分割线（Line by Volume