MATLAB有限元分析基础实现与教学演示系统

资 源 简 介

该项目使用MATLAB完整实现了有限元分析流程，包含前处理、求解器和后处理三大模块。系统支持二维弹性力学问题的计算，能够进行网格划分、边界条件施加和载荷计算，适合教学演示和基础研究使用。

详 情 说 明

基于MATLAB的有限元分析基础实现与教学演示系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的有限元分析（FEA）基础实现与教学演示系统。系统完整实现了有限元分析的核心流程，包含前处理、求解器和后处理三大模块，专门针对二维弹性力学问题进行设计和优化。通过清晰的代码结构和详细的算法实现，本项目旨在帮助有限元初学者深入理解FEA的基本原理、算法细节和实现方法，特别适合作为计算力学、结构分析等相关课程的教学辅助工具。

功能特性

• 完整的FEA流程：集成前处理（几何定义、网格划分）、求解器（刚度矩阵组装、方程求解）和后处理（结果可视化）全流程
• 多种单元支持：支持四节点四边形单元和三节点三角形单元两种等参单元
• 灵活的输入参数：可自定义几何尺寸、材料属性、边界条件和网格密度
• 丰富的可视化输出：提供变形前后网格对比、应力云图、位移矢量图等多种可视化结果
• 教学导向设计：代码结构清晰，注释详细，便于理解有限元算法的实现细节
• 数值结果输出：自动计算并输出节点位移、单元应力应变及关键分析指标

使用方法

1. 参数设置：修改输入参数部分，定义分析区域的几何尺寸、材料属性（弹性模量、泊松比）、边界条件（约束位置、载荷大小和方向）以及网格划分密度

1. 运行分析：执行主程序，系统将自动完成以下流程：

- 根据几何参数生成有限元网格 - 组装整体刚度矩阵 - 处理边界条件并求解平衡方程 - 计算节点位移和单元应力

1. 结果查看：程序自动生成多种可视化图形，包括：

- 变形前后的网格对比图 - 应力分布云图 - 位移矢量分布图 - 关键分析数据（最大位移/应力值及位置）

系统要求

• MATLAB版本：R2018b或更高版本
• 必需工具箱：无特殊工具箱要求，仅需基础MATLAB环境
• 硬件配置：常规配置即可满足运行要求，大规模网格问题建议提升内存配置

文件说明

主程序文件作为系统的核心控制单元，承担着有限元分析全流程的调度与管理职能。它负责初始化分析参数，协调前处理模块完成几何建模与网格划分，调用求解器模块进行刚度矩阵组装与方程求解，并驱动后处理模块生成数值结果与可视化图形。具体实现了用户输入参数解析、分析流程控制、各模块间数据传递以及最终结果的综合展示等关键功能。