请教有限元分析问题

frazil

各位大佬，有一有限元问题需求求助，求解的目标是柔轮的输出法兰上的应变（周向曲线），谢谢！

三维模型：谐波减速器的机械装配体，有钢轮、柔轮、波发生器和轴承（交叉滚子以及薄壁轴承）；
有限元模型：已经去特征化，将薄壁轴承按照尺寸加到柔轮上，按照实际工况安装好；
模拟要求：（钢轮固定、柔轮输出形式）实际工况是钢轮固定、柔轮输出端固定，给波发生器加载（加载值按照减速比换算过来）。
目前方法：钢轮固定，柔轮加扭矩负载，波发生器加转角负载（位移负载），在波发生器旋转小角度的时候，求解值发生振荡，旋转大角度，如30°，计算结果（柔轮输出法兰处）的应变值开始稳定。
现在建议（个人觉得有问题）：按照实际工况加载计算。
个人理解，小变形计算有限元是将整体离散化，然后给出刚度矩阵，进行求解，没有迭代过程。
谐波减速器属于大变形，按照钢轮固定，柔轮加扭矩负载，波发生器加转角负载（位移负载）的加载方式，震动一个小角度后会稳定，是因为之后平衡了，不需要迭代了。
谐波减速器静载荷下，由于发生大变形，装配体也会发生边界条件变化，这是求解需要多次迭代。
敬请大佬指点，看看有无疏漏或者错误。

2266998

大变形的结构，许多都不适合拿有限元解，主要就是准确性不高，因为网格本身变化很大 ，有限元需要计算过程中假设网格变化不大，换个说法也可以说不适合拿有限元直接解，需要把大变形划分成许多小块解，就是“逐一解”，可这些小单元最终需要组合到一起，其总体计算精度依然不高，

我是走过手拉网格进行差分的时代，很容易理解这个问题，就是你差分设定好了以后，加载，网格自身剧烈变化，这怎么谈结果？需要反复迭代，一大堆假设，最终就偏离设计计算的原始思路了，

玩怎么玩这种东西，就是拆出来一个一个单元玩，比如揉轮圈变形很大，单独想办法算他，再算齿形部分，再想办法算轮圈与齿根结合部位的问题 ，总之没有妥善办法。

这些软件都是禁运的，也摸不到，你得去那些公司 ，才能明白他们怎么办？他们是计算与实验互相验证，粗算一个数据，跑实验，中期想办法测内应力 ，再跑，跑出结论性数据，修正计算模型，随后藏起来了，哈哈，

我明白这个过程，也未必有办法，这是国情，不要死抠有限元计算，有限元分析本身就是有局限的，超过边界，大钮就没有大用途了

马赛克

楼主搞谐波减速机研发的？是负责结构设计还是只负责有限元仿真？

疯子在雨中咆哮

这属于非线性，属于几何非线性，还有有材料非线性，边界非线性，几何非线又分大变形，大位移，大旋转，都在一套计算里面，拉格朗日，每一步非线性是解非线性方程，固定值还是牛顿法迭代，线性小变形就没有这个迭代，如你所说一个刚度矩阵结束，商业软件还有一套迭代套在上面那就是时间迭代，你认为是在解静态问题，软件是用假动态解静态，给个假质量，假阻尼，是有时间步长，所以是有每个时间步长迭代里有解非线性方程的迭代。所谓的震荡应该是解常微分的震荡，不是解非线性的时候发生，解非线性要么就收敛了，要么就爆了，不会看见震荡。你设定了非线性，就是按非线性迭代矩阵解从都到尾，即使是小变形。都是一样的网格离散，赋予的刚度矩阵不同，问题可能出在时间步长，固定步长，初始小变形一步太大就过去了，在后期变形变缓，那个步长就合适了，所以稳了。可以试试加大材料质量和阻尼使动作变缓，或减小时间步长。也可能是动边界造成的，没算过，没经验。

frazil

2266998 发表于 2026-8-6 23:37
大变形的结构，许多都不适合拿有限元解，主要就是准确性不高，因为网格本身变化很大 ，有限元需要计算过程 ...

我做计算的时候，那时候只有小变形的假设，离散后高刚度矩阵，然后再计算。那时候没有柔性的大变形计算，因为当时有前提假设，都是小变形，变形不影响原有的力学关系。
现在不知道有没有迭代算法，是不是有柔性计算了。经费比较紧张的时候，实验很难搞起来。

frazil

其实还有一个问题，我们装配谐波减速器的时候，比如把柔轮安装到波发生器上，这是一个大变形。这个变形，在有限元里面，是一步到位的，还是迭代的？