机械产品计算机辅助工程 有限元数值计算 术语

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国家标准GB/T31054—2014，即《机械产品计算机辅助工程有限元数值计算术语》，是一份在2014年12月22日发布的、2015年10月1日实施的、由中国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会联合发布的标准文件。它旨在统一机械产品计算机辅助工程中有限元数值计算的相关术语和定义。该标准包括了多个部分，覆盖了从一般术语到基本概念，再到前处理、单元、后处理、典型结构数值分析术语等。其中，在基本概念部分，定义了“计算机辅助工程”、“有限单元法（FEM）”以及“有限元分析（FEA）”等核心术语。计算机辅助工程（CAE）是指运用计算机技术和数值分析技术，例如有限差分法或离散元法，来获取物理系统的应力场、温度场或电磁场等物理场响应量的过程和方法。这一技术常用于评估系统的功能和性能，以及优化工艺和成本。有限单元法（FEM）是一种将连续的求解域离散为有限个单元的方法，并在给定约束条件下利用有限单元的近似解逼近真实物理系统的方法。有限元分析（FEA）是基于有限单元法的结构性能分析。此外，标准还详细介绍了前处理和后处理的概念和作用。前处理主要涉及几何模型处理、有限单元划分、物理参数设置以及边界条件的施加过程。求解过程包括设定求解环境或条件，并寻求近似解。后处理则主要对求解结果进行检查、分析和评估。标准中还提到了“通用运动方程”，它描述了载荷、惯性、阻尼和位移响应的相互关系，是有限元分析的基础方程之一。方程形式为Mu+C˙u+Ku=F，其中M、C、K分别代表质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，u代表位移向量，˙u代表位移的速度，而F代表载荷向量。GB/T31054—2014标准的内容不仅限于定义术语，它还提供了一种通用方法来分析和计算机械产品的物理特性，以及如何通过计算机辅助工程技术来解决与机械产品相关的复杂问题。这些方法和技术的应用范围从结构静力学分析、结构动力学分析，到结构热分析、结构耦合分析，乃至结构优化设计。此份国家标准由中国电子科技集团公司第三十八研究所、中机生产力促进中心、合肥瑞齐信息科技有限公司、北京科新纪元信息技术有限公司等单位起草，并由中国标准出版社授权北京万方数据股份有限公司在中国境内（不包括港澳台地区）进行推广使用。本标准的起草人包括张红旗、肖承翔、陈帝江、张深广、李岱松、王云锋、高宏伟、杨东拜、胡祥涛等，该标准由全国技术产品文件标准化技术委员会提出，并归口至SAC/TC146。这份标准的发布与实施，标志着中国在机械产品计算机辅助工程领域中的一个标准化与规范化的重要步骤，为相关领域的工程师和技术人员提供了一个统一的技术参考依据，使得在进行有限元数值计算时能更加精确和高效地表达和操作概念。