CAE在實際工程中常見的模擬分析模式
CAE在實際工程中常見的模擬分析模式
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CAE在實際工程中常見的模擬分析模式

釋出時間☁✘↟:2022/9/22 來源☁✘↟:傑索 268

CAE是用計算機輔助求解複雜工程和產品結構強度☁☁↟、剛度☁☁↟、屈曲穩定性☁☁↟、動力響應☁☁↟、熱傳導☁☁↟、三維多體接觸☁☁↟、彈塑性等力學效能的分析計算•▩│▩,以及結構效能的最佳化設計等問題的一種近似數值分析方法•✘☁。而CAE軟體可作動力學分析•▩│▩,靜態結構分析•▩│▩,動態分析;研究線性☁☁↟、非線性問題;分析結構(固體)☁☁↟、流體☁☁↟、電磁等•✘☁。

1. 線性結構靜力分析

結構線性靜力分析是結構設計與強度校核的基礎•▩│▩,主要是計算在固定不變的載荷作用下(包含由定常加速度引起的平衡慣性載荷)結構的響應(位移☁☁↟、應力☁☁↟、應變和力)•▩│▩,不考慮慣性和阻尼的影響;固定不變的載荷和響應是一種假定•▩│▩,即假定載荷和結構的響應隨時間的變化非常緩慢•✘☁。

結構線性靜力分析中•▩│▩,假定結構中的工作應力小於結構材料的屈服應力•▩│▩,因此應力應變關係服從虎克定理•▩│▩,具有線性關係•✘☁。同時結構的變形(位移)相對結構的總體尺寸來說•▩│▩,又是很小的•▩│▩,所以問題可以用線性方程計算•✘☁。從應用的角度看•▩│▩,多數情況下•▩│▩,結構的線性分析是評估很多結構設計問題的最有效的方法•✘☁。

2. 模態分析

結構的模態分析是結構動力分析的基礎•✘☁。模態也就是結構產生自由振動時的振動形態•▩│▩,也稱為振型•✘☁。每一個自由振動的固有頻率都對應一個振型•▩│▩,一般說系統有多少自由度就有多少個固有頻率•✘☁。實際的分析物件是連續體•▩│▩,具有無限多的自由度•▩│▩,所以其模態具有無窮階•▩│▩,要求用彈性動力學的偏微分方程解決•▩│▩,因為實際結構的複雜性•▩│▩,一般無法得到封閉解•▩│▩,通常都是用近似的方法來求解•✘☁。

有限單元法就是一種常用的近似方法•▩│▩,可以比較正確的計算出足夠多的結構振動模態•✘☁。有限元中模態分析的本質是求方程的特徵值問題•▩│▩,所分析的結構振動模態的“階數”就是指要求的對應數學方程的特徵值的個數•✘☁。將特徵值從小到大排列就是階次•✘☁。

模態分析的目標是確定系統的模態引數•▩│▩,即系統的各階固有頻率和振型•▩│▩,為結構系統的動力特性分析和最佳化設計提供依據•✘☁。

3. 屈曲分析

在通常的結構分析中•▩│▩,結構處於一個穩定平衡的狀態•✘☁。但是有一些承受較大壓應力的細薄結構•▩│▩,例如細長的受壓桿•▩│▩,受到較大水壓的深海容器等•▩│▩,當它們所受到的壓應力達到某個臨界值時•▩│▩,原來的平衡狀態就會變得不穩定•▩│▩,受壓的直杆會因為失去穩定性而變彎曲•▩│▩,受到高水壓的容器會因為失穩而壓癟•✘☁。屈曲分析就是一種用於確定結構失去穩定性的臨界載荷和屈曲模態形狀的技術•✘☁。廣泛應用於細薄結構的設計分析中•✘☁。

4. 非線性結構分析

固體力學從本質上講是非線性的•▩│▩,線性假設是實際問題的一種簡化•▩│▩,在分析線彈性體系時•▩│▩,假設節點位移無限小•▩│▩,材料的應力和應變關係滿足虎克定律•▩│▩,載入時邊界條件保持不變•▩│▩,若不滿足上述條件之一就會形成非線性問題•✘☁。

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