对于不同物理性质和不同数学模型,用有限元求解的基本都是差不多的,通常的基本步骤有:
(1)根据实际需要解决的问题来确定近似的需要研究的物理状态和几何
区域。
(2)将求解的区域近似为不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元
组成的离散单元网络划分。如果近似的有限个单元越小(网格越小)则说明近似程度越高,计算的结果也会更加的精确,但是计算量相对增大。
(3)确定状态变量及控制方法。
(4)对单元进行推导,构造一个近似解。
(5)将划分好的有限个单元进行总装,形成总矩阵方程,反映对近似求解
的离散域的连续性要满足一定的连续条件。
(6)联立方程组求解。
3。1。2 有限单元法的优点
有限元法的特点:
(1)物理概念清晰。
(2) 复杂的结构适应新。
(3) 各种物理问题的试用性。
(4) 适合计算机实现的高效性。
3。2 ANSYS软件简介
工程设计中的分析计算与分析仿真指的是计算机辅助工程(CAE)。边界元法、有限差分法、有限元法等类型是计算机辅助工程中的一种,计算机辅助工程有两大类,第一大类是专用是针对某特定领域深入使用的,第二大类通用则是试用于多种类型的分析。由于功能强大,计算可靠、效率高等优点,计算机辅助工程逐渐成为了我国工程界主流的分析工具,ANSYS就是被广泛使用的大型CAE通用有限元软件之一。
ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析软件(FEA),是世界范围内增长最快的计算软件,能与多数计算机辅助设计软件, 例如CAD、CAE等接口,使用很灵活,拥有多种用途,可以用来求解结构、流体等问题。ANSYS功能强大,操作简单方便,现已成为国际最流行的有限元分析软件。
ANSYS软件的应用领域非常的广泛,在航天航空、建筑、地质、水利、生物医学以及家电等多方面都有运用。ANSYS拥有强大的优化分析能力,不管是简单的线性静态或者是复杂的非线性动态都可以分析,在为用户提供优良的工作环境的同时又具有强的兼容性。ANSYS软件中有一百多种单元类型可以模拟血药分析的各种结构和材料。
ANSYS软件有三个模块:前处理模块、分析计算模块、后处理模块。
前处理模块包括了实体建模和网格划分。前处理模块中的实体建模有两种,一种是从上往下建模,另一种是从下往上建模,用户在其中建立自己所需要的几何模型,二维或者三维,然后使用布尔运算将建的模型变为一个实体。布尔运算之后对模型进行网格划分,网格越细,计算出的数据越精准。之后施加载荷对有限元求解,进行各种分析例如结构动力学分析、结构静力学分析等等。
后处理模块包括两个部分:第一是通用后处理模块POST1。用户可以在这模块上对之前的分析结果用图形的形式表现出来。第二是时间历程后处理模块POST26,这个模块绘制曲线用来检查这一时间段内的结果,有助于更形象化的标表示结果。
3。3 ANSYS模拟分析的主要流程
本文主要通过ANSYS15。0对PBGA封装进行三维建模,有限元模拟分析,主要步骤如下:
(1)设计好模型的尺寸,定义单元类型和材料属性。
(2)输入每单元的尺寸,构建出大体三维结构。
(3)利用布尔运算,将5个部分变为一个实体模型。
(4)根据模型特点进行网格划分。
(5)施加载荷和约束条件。
(6)输入计算代码开始分析,并得到结果。