大家好，今天给大家分享元是什么结构，一起来看看吧。

此文简述结构分析及有限元分析的基础知识，为学习与应用结构分析做好准备，包括：

※ 结构与结构分析定义

※ 结构的线性静态分析

※ 材料行为与故障

※ 有限元分析的基本概念

※ 有限元模型

结构分析基础知识

1.结构定义结构可以定义为一个正承受作用的载荷处于平衡中的系统。平衡条件意味着结构是不移动的。一个自由的支架不是一个结构，它未被连接到任一物体上并无载荷作用与它。仅当它附着到外部世界，并且有作用力、压力或力矩时，支架成为一个结构。例如横跨江面的大桥就是一个普通的结构，一个支架通过它的支撑连接到地面上，桥的重量是在结构上的一种载荷（力）。当汽车通过桥时，附加的力作用于桥的不同位置。一个好的结构必须满足以下标准：（1） 当预期的载荷作用时，结构必须不出现故障。这个似乎是显而易见的，并意味着结构必须是"强度足够的"。故障意味着结构破裂、分离、弯曲，以及支撑作用载荷失败。注意：考虑到意外的载荷，通常在设计中提供安全余量。余量常常利用安全因素来描述。例如，如果在结构上期待载荷是 10 000 磅，规定安全因素是 2.0，则结构将设计成能经受住 20 000 磅载荷。（2） 当载荷作用时，结构必须不产生过分变形。这意味着结构必须"刚度足够"。变形可接受的极限（弯曲度、挠度、拉伸等）取决于特定情况。例如，在通常住宅中的地板由足够的吊带支撑，以防止当人在地板岸上行走时有"柔软"的感觉。（3） 在它的服务生命周期，结构的行为应不会恶化。这意味着结构必须"足够耐用"，必须考虑环境影响和"磨损与破裂"。如果一座桥假定维持 50 年，则桥的设计必须提供整个 50 年寿命的结构完整性与充分的安全余量。

2.结构分析结构分析是用于决定一个结构是否将正确完成任务的工程分析过程。结构将在某些方式中进行模拟和求解描述它的行为的数学方程。分析可以人工方法或用计算机方法来完成。结构分析的结果（答案）用于评估性能，摘要如下：（1）"强度足够吗？" ：应力必须是在一可接受的范围内。（2）"刚度足够吗？" ：位移必须是在一可接受的范围内。（3）"耐用度足够？" ：对一个长的疲劳周期应力必须足够低。

线性静态分析

对于线性静态分析，重要的是了解它的限制，确使求解问题的有效性。例如：（1） 载荷是常数，并不随时间改变。（2） 应力与位移必须是在材料行为的弹性范围内。这个条件要求位移是很小的、应力小于材料的屈服应力。1.1.3 应力、应变和位移当一个结构承受载荷时，在结构内的内力抵抗作用载荷，将这些内力用它们正作用在其上的面积去除，便得到应力。应力=力/面积。应力单位在英制系统中是磅/平方英寸（psi），在公制系统中是牛顿/平方毫米。例如，一杆的橫截面积是 1 平方英寸，作用载荷是 10 000 磅，则在杆中的拉伸应力为 10 000 磅/平方英寸。在实际结构中，应力计算通常是比较复杂的。当结构承受载荷时，它们被拉伸、弯曲或变形到某种程度。这些在形状中的改变通常是很小的，但确实存在。由于作用载荷，结构的运动或形状改变，称为位移或变形。应变是内部变形的测量。应变单位在英制系统中是英寸/英寸，在公制系统中是毫米/毫米。应变=长度变化/初始长度。例如，在上例中，杆的初始长度是 10 英寸，假定由于加载变形 0.005 英寸，则应变为 0.005/10=0.0005 英寸/英寸。在一实际结构中，应力与应变依位置而变。应变高的地区，应力将是高的。1.1.4 材料行为与故障材料特性将决定在应力下结构行为是怎样的。材料通常分为易延展性（Ductile）和易碎性(Brittle)。易延展的材料在后破坏前有大的拉伸或变形，易碎的材料当加载时遭受小的变形，它们用很少的警告就会导致后的破坏。易延展性材料的弹性极限称为屈服应力。如果超出屈服应力，易延展的材料产生永久变形，如果移去载荷，它将不完全返回它的原来形状，但将保持一永久应变。随着载荷的增加，易延展性材料继续拉伸直到破裂。在破裂时的应力称为终应力。易碎性材料不同，它没有屈服应力。随着载荷的增加，小的拉伸发生，当达到终应力时，易碎性材条突然破裂。大多数金属，包括钢和铝是易延展的。少数金属展示很低的延展性，在易碎性行为的边界上。许多塑料、陶瓷和复合材料认为是易碎性的。当利用线性静态分析时，两个材料特性是重要的：（1） 杨氏模量（Young's Modulus (E)）：指在弹性范围内应力应变曲线的斜率。 E 可以认为是材料的"弹性比（ Spring rate ）"。对钢，E=30000000psi(200Gpa 公制单位)。杨氏模量，或弹性模量。弹性模量实质上是材料的刚性（在任何外力的法向方向）的一种量度。杨氏模量值高的刚性材料在任何力的作用下保持其形状的能力更大。它是由虎克规律定义的，该规律用应力/应变图上的斜率表示应力与应变之间的关系。（2） 泊桑比（Poisson's Ratio(v)）：指当加载时，材料怎样改变形状的测量。泊桑比的范围从 0.1~0.5。钢的泊桑比值大约是 0.3。泊松比是材料拉长的长度与减小的宽度之间的比率。因为它是一个比率，所以没有单位。对于理想（完美）的材料来说，此值是 0.5，不过，大部分材料的泊松比都在 0.3 左右。1.2 有限元分析基础知识1.2.1 基本概念有限元分析（FEA）用于分析许多类型的物理问题，包括结构的数学的技术。首先划分结构为许多小单元（Element），单元在节点（Node）处连接，单元组称为网格(Mesh)。有限元网格跟随结构的形状，每个单元的行为用相对简单的方程描述。通过综合个别单元解寻找分析解。

有限元模型

结构分析的有限元模型一般由下列 6 部分组成：

※ NX 几何体

※ 材料特性

※ 作用的结构载荷

※ 约束

※ 在分析时间里的有限元网格

材料特性选择材料。材料特性可以在建模中利用 Tools命令预定义，或从强度向导库中选择一种材料。特性被存取并自动的分配给实体。 载荷是作用到组元几何体的各种力、压力、力矩和重力。约束为了承受载荷，结构的某些部分必须不被移动，或它的运动必须被限制。或者说，所有结构被约束在某些方式中。

几种类型的约束：固定（Fixed）：被约束区不能在任一方向移动。

滑动的（Sliding）：被约束区沿一平面在任一方向自由滑动，但在正交平面的方向不能移动。

销钉的（Pinned）：被约束区绕一轴自由转动，但在其它方向不能移动。

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以上就是元是什么结构的内容分享，希望对大家有用。