Метод конечных разностей

В последнее время получили широкое распространение методы расчета с применением ЭВМ метод конечных разностей, метод конечного г лемента. [c.66]

Как следует из схемы, представленной на рис. В.1, информация о НДС является ключевой для анализа прочности и долговечности элементов конструкций. Поэтому правильность оценки работоспособности той или иной конструкции в первую очередь зависит от полноты информации о ее НДС. Аналитические методы позволяют определить НДС в основном только для тел простой формы и с несложным характером нагружения. При этом реологические уравнения деформирования материала используются в упрощенном виде [124, 195, 229]. Анализ НДС реальных конструкций со сложной геометрической формой, механической разнородностью, нагружаемых по сложному термо-силовому закону, возможен только при использовании численных методов, ориентированных на современные ЭВМ. Наибольшее распространение по решению задач о НДС элементов конструкций получили следующие численные методы метод конечных разностей (МКР) [136, 138], метод граничных элементов (МГЭ) [14, 297, 406, 407] и МКЭ [32, 34, 39, 55, 142, 154, 159, 160, 186, 187, 245]. МКР позволяет анализировать НДС конструкции при сложных нагружениях. Трудности применения МКР возникают при составлении конечно-разностных соотношений в многосвязных областях при произвольном расположении аппроксимирующих узлов. Поэтому для расчета НДС в конструкциях со сложной геометрией МКР малоприменим. В отличие от МКР МГЭ позволяет проводить анализ НДС в телах сложной формы, но, к сожалению, возможности МГЭ ограничиваются простой реологией деформирования материала (в основном упругостью) [14]. При решении МГЭ упругопластических задач вычисления становятся очень громоздкими и преимущество метода — снижение мерности задачи на единицу, — практически полностью нивелируется [14]. МКЭ лишен недостатков, присущих МКР и МГЭ он универсален по отношению к геометрии исследуемой области и реологии деформирования материала. Поэтому при создании универсальных методов расчета НДС, не ориентированных на конкретный класс конструкций или вид нагружения, МКЭ обладает несомненным преимуществом по отношению как к аналитическим, так и к альтернативным численным методам. [c.11]

Основные положения метода конечных разностей. Рассмотрим уравнение (4.17). Пусть XeR (R — ограниченная область изменения независимых переменных), заданы граничные условия. [c.160]

Средние установившиеся температуры определяют по уравнению теплового баланса тепловыделение за единицу времени приравнивают теплоотдаче. При расчете теплоотдачи пользуются ее усредненными коэффициентами. Для решения более сложных тепловых задач (установления температурных полей в деталях машин, определения неустановившихся температур) используют методы, рассматриваемые в теории теплопередачи, в том числе методы подобия, комбинирования нз точных решений для элементов простых форм, методы конечных разностей и конечных элементов. [c.18]

Теоретический анализ реакции газа с твердым телом в некаталитических ус.ловия.х в одномерной постановке выполнен в работе [447]. Процесс рассматривался как реакция первого порядка и исследовался методом конечных разностей. Роль диффузионных эффектов в реакции твердой сферической таблетки исследовалась с учетом взаимодействия физических процессов переноса и химической реакции [700]. [c.114]

Наиболее часто в составе САПР используются два ме тода сеток J) метод конечных элементов (МКЭ) 2) метод конечных разностей (МКР). Эти методы отличаются друг от друга на этапах 1 и 2 алгоритма. На этапе 3 методы практически идентичны. [c.12]

Метод конечных разностей [c.41]

Метод конечных разностей исторически начал развиваться раньше МКЭ и является старейшим методом решения краевых задач. [c.41]

Программные комплексы на основе методов конечных разностей и конечных элементов [c.50]

Это уравнение решается в общем виде по типу решения уравнения Фурье, но его решение с учетом зависимости коэффициента диффузии от температуры может быть реализовано или методом конечных разностей (сеток), или с помощью интегрального преобразования Лапласа и в обоих случаях требует машинного счета на ЭВМ. Проще всего оно решается для установившегося режима диффузии, т. е. при наличии постоянного градиента концентраций и постоянства температуры. В этом случае решение принимает вид [c.306]

Изложенный подход к цифровому моделированию составляет основу так называемого метода конечных разностей, который отличается простотой алгоритма числовых расчетов поля, но требует большого машиносчетного времени для решения практических задач с удовлетворительной точностью. Основными недостатками этого метода являются необходимость экспериментального выбора коэффициента с и требование дифференцирования Х/м (Jf, у) До второй производной включительно. Эти недостатки не присущи методу конечных элементов [34], который в последние годы составляет конкуренцию методу конечных разностей при решении полевых задач. [c.112]

Большинство глав книги сопровождается решением примеров и задачами для самостоятельной работы. В учебнике даны краткие сведения о численных методах решения задач (метод конечных разностей, метод конечных элементов). [c.4]

Решение плоской задачи методом конечных разностей [c.144]

Одним из эффективных численных методов решения задач теории упругости и пластичности является метод конечных разностей. Идея этого метода состоит в замене основных дифференциальных уравнений задачи уравнениями в конечных разностях. При этом задача сводится к решению системы алгебраических уравнений. [c.144]

Подставляя зависимости (5.164) — (5.165) в уравнения движения (в дифференциальной форме или в форме принципа возможных перемещений) и используя метод конечных разностей, метод ко- [c.249]

Заметим, что приводимое ниже описание не включает в себя некоторые из вариантов метода конечных разностей. [c.331]

III. ПРЯМЫЕ МЕТОДЫ 1. Метод конечных разностей [c.15]

Метод конечных разностей [7] применительно к массивам обычно сочетают с другими методами. [c.351]

В случае одномерной задачи дискретный метод совпадает с методом конечных разностей и решение задачи сводится к алгебраическим уравнениям. [c.352]

Метод конечных разностей применим для решения уравнений гиперболического, эллиптического и параболического типов. При этом расчетная область разбивается на счетные ячейки. Производные от функций заменяются конечными разностями с помощью тех или иных соотношений. Этим методом решаются стационарные и нестационарные задачи для дозвуковых, сверхзвуковых и смешанных течений. Предложено большое количество разностных схем для решения конкретных задач, применимых к уравнениям разного типа. [c.267]

Основная идея метода конечных разностей заключается в том, что в рассматриваемой области пространства вместо непрерывной среды, состояние которой описывается функциями непрерывного аргумента, вводится дискретная модель среды, описываемая функциями дискретного аргумента, определенными на конечном множестве точек. Это множество точек называется разностной сеткой. Отдельные точки называются узлами сетки. Функции дискретного аргумента, определенные на сетке, называются сеточными функциями. [c.268]

Эти методы можно разделить па две группы. Первая составляет методы приближенного решения краевых задач для дифференциальных уравнений, к которым сводятся те или иные задачи прикладной теории упругости. Из числа этих методов прежде всего рассмотрим метод конечных разностей (МКР) и особенности его применения в плоской задаче и в задачах изгиба пластин. Далее излагаются метод Бубнова — Галеркина и метод Канторовича — Власова. [c.228]

МЕТОД КОНЕЧНЫХ РАЗНОСТЕЙ (МКР) [c.229]

Расчет гибких пластин и оболочек сводится к решению нелинейной системы дифференциальных уравнений, записанных относительно прогиба и функции напряжений. С помощью вариационных методов, метода конечных разностей и т. д. указанные уравнения заменяются [c.285]

Предположим, что для решения задачи изгиба применяется метод конечных разностей. Расчет упругой пластины в этом случае сводится в итоге к решению системы линейных алгебраических уравнений [c.336]

МЕТОД КОНЕЧНЫХ РАЗНОСТЕЙ [c.86]

Систему уравнений для вывода критериальных зависимостей исследуемого класса дисперсных теплоносителей получим, используя предложенную выше модель гетерогенной элементарной ячейки. Этот подход, по-види-мому, связан с минимальными физическими погрешностями, что существенно для теории подобия. Возникающая при этом математическая некорректность вывода соответствующих дифференциальных уравнений связана с тем, что к рассматриваемому молю гетерогенной системы в силу конечности его размеров и дискретности его 1компонентов неприменимы точные математические методы. Мож но полагать, что для дисперсных систем в принципе невозможно получить полностью корректную (одновременно с физической и формально-математической точек зрения) систему дифференциальных уравнений пока не будут предложены соответствующие функции распределения, аналогичные функциям Максвелла и Больцмана для газа. Поэтому в дальнейшем воспользуемся приближенным методом конечных разностей, дополнительно учитывая следующее [c.33]

Используют два основных подхода к дискретизации и алгебраизации краевых задач, составляющие сущность методов конечных разностей (МКР) и конечных элементов (МКЭ). С помощью любого из этих методов формируется окончательная модель, исследуемая при выполнении различных процедур анализа проектируемого объекта. [c.155]

В предыдущей главе показано, что функциональными моделями проектируемых объектов на макроуровне являются системы ОДУ, которые могут быть представлены в общем виде (4.38), либо предварительно приведены линеаризацией к виду (4.39), либо алгебраизацией и линеаризацией к виду системы линейных алгебраических уравнений (4.40). К таким же формам уравнений с помощью методов конечных разностей или конечных элементов приводятся ММ объектов на микроуровне. [c.222]

Метод прогонки. Примерами сильно разреженных матриц являются матрицы Якоби в системах конечных уравнений, получаемых по методам конечных разностей или конечных элементов из дифференциальных уравнений в частных производных. Если алгебраизация дифференциального уравнения производится на основе регулярной сетки, то разреженная матрица Якоби оказывается ленточной, т. е. матрицей, у которой ненулевые элементы располагаются только на k главных диагоналях. Специфические особенности структуры ленточных матриц можно использовать для упрощения алгоритмов учета разреженности. [c.231]

Математические модели называют функциональными, если они отражают процессы, протекающие в объекте при его функционировании, или структурными, если они отражают топологические или геометрические свойства объекта. Типичными функциональными моделями на микроуровне являются дифференциальные уравнения в частных производных с заданными краевыми условиями. Для их решения в САПР применяют методы конечных разностей или конечных элементов. Функциональные модели на макроуровне представляют собой обыкновенные дуфференциальные уравнения. Наибольшее распространение для их решения получили неявные или комбинированные методы численного интегрирования. Для моделирования на метауровне наравне с обыкновенными дифференциальными уравнениями используют модели массового обслуживания и логические уравнения. [c.80]

Стокса для гидравлики уравнения теилопроводностн для термодинамики и т. д.), но точное решение ее удается получить лишь для частных случаев, поэтому первая задача, возникающая при моделировании, состоит в построении приближенной дискретной модели. Для этого используются методы конечных разностей и интегральных граничных уравнений, одним из вариантов последнего является метод граничных элементов. Так как получаемая при дискретизации пространства аипрокси-мирующая система алгебраических уравнений имеет высокий порядок, то при моделировании достаточно сложных технических объектов приходится принимать ряд допущений и упрощений и переходить к моделированию на макроуровне. [c.6]

Используя метод конечных разностей, найти напряжения Оц, Огг, Стц в шарнирно опертой по краям балке-стенке длиной а и высотой b = 3ali под действием сосредоточенной силы 2Р, приложенной в середине пролета. [c.171]

Балка-стенка длиной а, высотой b = 3ali шарнирно оперта по краям и нагружена сосредоточенной силой 2Р по середине пролета. Пользуясь методом конечных разностей, определить напряжения ап, 022, О12 в узлах сетки. В среднем сечении построить эпюры напряжений оп, 022 и найти в опасных крайних точках главные напряжения. [c.171]

Получепиое решение (3) проверено, как с помощью численного метода конечных разностей. таК н по формуле (2), причем, время расчета тепловых историй по (3 было На порядок меньше чем по (2). [c.123]

С другой стороны, применение метода конечных разностей наиболее оправдано там, где велика неравномерность распределения температуры по объему тел, а необходимость ее определения диктуется характером задачи (например, при анализе температурных деформаций в ЭМУ гироскопии [7 ). В большинстве практических задач для ЭМУ чаше вполне достаточно определения с требуемой точностью средних значений показателей тешювого и магнитных полей или деформаций отдельных элементов. [c.125]

При методе конечных разностей ([5], гл. XXVIII) заданную систему с помощью сеток разделяют на отдельные элементы, составляют конечно-разностные уравнения и определяют значение искомой функции (перемещения, функции напряжений и т. д.) в узлах сетки. [c.15]

Если пластинка не имеет двух противоположных шарнирно опертых краев, то прогиб не может быть представлен рядом (а), и точное решение сильно осложняется. В последнем случае часто применяют приближенные методы — вариационные методы Рит-ца — Тимошенко, Бубнова — Галеркина, Треффца, Власова — Канторовича, метод конечных разностей и т. д. [c.185]

Рассмотрим особенности применения метода конечных разностей в плоской задаче на примере использования функции напряжений (см. 4.4). В этом случае задача сводится к решению уравнения совместности деформаций в виде бигармо1гического уравнения [c.235]

Основы теории упругости и пластичности (1990) -- [ c.229 ]

Техническая термодинамика. Теплопередача (1988) -- [ c.233 ]

Техническая термодинамика и теплопередача (1990) -- [ c.187 ]

Разрушение и усталость Том 5 (1978) -- [ c.144 ]

Механизмы с упругими связями Динамика и устойчивость (1964) -- [ c.236 , c.248 , c.267 ]

Основы автоматизированного проектирования (2002) -- [ c.115 ]

Теплоэнергетика и теплотехника Общие вопросы Книга1 (2000) -- [ c.151 ]

Машиностроение Энциклопедия Т I-3 Кн 2 (1995) -- [ c.226 ]

Вариационные принципы теории упругости и теории оболочек (1978) -- [ c.176 ]

Пластинки и оболочки (1966) -- [ c.111 , c.314 , c.353 , c.356 , c.391 , c.400 , c.402 , c.464 ]

Механика материалов (1976) -- [ c.233 , c.285 ]

Теплопередача (1965) -- [ c.105 ]

Гидравлические расчёты систем водоснабжения и водоотведения Издание 3 (1986) -- [ c.240 , c.285 ]

Теплопередача при низких температурах (1977) -- [ c.25 ]

Основы теории штамповки выдавливанием на прессах (1983) -- [ c.29 ]

Теплотехника (1985) -- [ c.312 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...