[科普中国]-有限元前处理

有限元前处理是有限元分析中创建分析模型的阶段。前处理的任务就是建立有限元模型，故又称建模。它的任务是将实际问题或设计方案抽象为能为数值计算提供所有输入数据的有限元模型。

简介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。前处理的任务就是建立有限元模型，故又称建模。它的任务是将实际问题或设计方案抽象为能为数值计算提供所有输入数据的有限元模型，该模型定量反映了分析对象的几何、材料、载荷、约束等各个方面的特性1。

建模的中心任务是离散，但围绕离散还需要完成很多与之相关的工作，如单结构形式处理、几何模型建立、单元类型和数量选择、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序优化以及模型边界条件的定义等1。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。

有限元分析过程前处理创建分析模型，将实际问题或设计方案抽象为能为数值计算提供所有输入数据的有限元模型。

计算计算的任务是基于有限元模型完成有关的数值计算，并输出需要的计算结果。它的主要工作包括单元和总体矩阵的形成、边界条件的处理和特性方程的求解，由于计算的运算量非常大，所以这部分工作由计算机完成。除计算前需要对计算方法、计算内容、计算参数和工况条件等进行必要的设置和选择外，一般不需要人的干预。1

后处理后处理的任务是对计算输出的结果进行必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对分析对象的性能或设计的合理性进行分析、评估，以做出相应的改进或优化，这是进行有限元分析的目的所在。

有限元分析系统前处理模块功能几何建模和模型处理提供各种建模工具，用于建立分析对象的几何模型,并对模型进行必要处理。此外还提供各种接口，用于从其他CAD系统中直接导人几何模型。

网格划分网格划分是前处理模块的主要功能，前处理功能的强弱主要取决于分网能力。因此，分网方法、手段、效率、质量是衡量有限元分析系统功能的一个重要指标。

单元库提供各类单元类型，在分网时只能从库中选择单元划分网格。

网格处理对网格质量等进行自动检查，并提供自动改进质量的各种手段。进行带宽优化、波前处理等。

单元特性定义对单元的各种特性进行定义和编辑。提供一定的材料库供用户选择，进行各种形状的梁截面定义。

边界条件定义提供各类边界条件的定义、编辑和管理手段。除了在网格模型上定义边界条件外，目前很多系统都允许直接在几何模型上定义，其优点在于定义对象易于选择，边界条件不依赖于网格，即网格删除后边界条件仍然存在。

其他辅助功能提供用于有限元建模的各种辅助功能，如坐标系定义、单元和节点查询、模型显示控制等。

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学