常用CAE分析类型

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1、常用CAE分析类型作者：冒小萍审校：顾伯达适用版本：所有CAE软件CAE分析时根据结构实际工况准确判断分析类型至关重要，根据分析类型我们决定采用何种分析软件进行分析求解更合理。如果分析类型判断不准确，或者rti于软件功能限制不能完成某种分析类型而做过多的简化，分析的结果是不可靠的，对实际工程项冃没有多少参考价值。目前我们常用的结构分析类型主要有以下几种：1.线性结构静力分析结构线性静力分析是结构设计与强度校核的基础，主要是计算在固定不变的载荷作用下（包含rti定常加速度引起的平衡惯性载荷）结构的响应（位移、应力、应变和力），不考虑惯性和阻尼的影响；固定不变的载荷和响应是一种假定，即假定载

2、荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。结构线性静力分析中，假定结构中的工作应力小于结构材料的屈服应力，因此应力应变关系服从虎克定理，具有线性关系.同时结构的变形（位移）相对结构的总体尺寸来说，又是很小的，所以问题可以用线性方程计算.从应用的角度看，多数情况卜，结构的线性分析是评估很多结构设计问题的最有效的方法.2.模态分析结构的模态分析是结构动力分析的基础。模态也就是结构产生自rti振动时的振动形态，也称为振型.每一个自rti振动的固有频率都对应一个振型，一般说系统有多少口由度就有多少个固有频率。实际的分析对象是连续体，具有无限多的自由度,所以其模态具有无穷阶，要求用弹性动力学的偏微分方程

3、解决,因为实际结构的复杂性，…般无法得到封闭解，通常都是用近似的方法来求解.有限单元法就是一种常用的近似方法，可以比较正确的计算岀足够多的结构振动模态.有限元中模态分析的本质是求方程的特征值问题，所分析的结构振动模态的“阶数”就是指要求的对应数学方程的特征值的个数。将特征值从小到大排列就是阶次。模态分析的目标是确定系统的模态参数，即系统的各阶固有频率和振型，为结构系统的动力特性分析和优化设计提供依据。屈曲分析在通常的结构分析中，结构处于一个稳定平衡的状态。但是有一些承受较大压应力的细薄结构，例如细长的受压杆，受到较大水压的深海容器等，当它们所受到的压应力达到某个临界值时，原来的平衡状态就

4、会变得不稳定，受压的直杆会因为失去稳定性而变弯曲，受到高水压的容器会因为失稳而压瘪•屈曲分析就是-种用于确定结构失去稳定性的临界载荷和屈曲模态形状的技术。广泛应用于细薄结构的设计分析中.3.非线性结构分析固体力学从本质上讲是非线性的，线性假设是实际问题的一种简化，在分析线弹性体系时，假设节点位移无限小，材料的应力和应变关系满足虎克定律，加载时边界条件保持不变，若不满足上述条件之一就会形成非线性问题；结构非线性问题主要有：1)几何非线性：如果结构的变形比较大，使应力和应变之间不能再用线性关系来表示，很大的位移也可能使外力之间的平衡关系改变，以致不能继续采用线性分析，这种非线性问题称为几何非

5、线性，比如大位移小应变，大位移大应变。2)材料非线性：由于载荷过大等因素的影响，当结构中的应力达到或超过材料的屈服应力时，材料的应力应变关系不再符合虎克定律，也可能一些材料的应力应变关系本来就不服从虎克定理，这种问题统称为材料非线性问题，如弹塑性问题，超弹性问题和蠕变问题等。3)边界非线性：接触问题，系统的刚度由于系统状态的改变在不同值之间突然变化；接触是一种很普遍的非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行有效的计算理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。接触问题有两大难点：a)在求解问题Z前，不知道接触区域表面之间是接触的、分开的还是突然变化的,这随着载荷、材料、边界条件等因素而定；

6、b）接触问题常需要计算摩擦，各种摩擦模型是非线性的，这使得问题得收敛变得困难；3.动力响应分析在动载荷（载荷大小、方向和作用点随时间变化）作用下,结构上相应的位移、应力和应变不仅随空间位置变化，而且随吋间变化。结构动力学解决两个问题：一是寻求结构的固有频率和主振型，了解振动特性；另一个就是分析结构的动力响应特性，计算结构受到动载荷时的动位移，动应力和动应变的大小及其变化规律。根据动载荷的不同，动力响应计算主要分以下几类频率响应分析：主要用于计算结构在简激励作用下的稳态动力响应。频率响应分析中，载荷是时间的谐函数，需耍指定它的大小，频率和相位.频率响应分析限于线弹性结构.a）•直接频率响应

7、分析直接频率响应通过求解整个模型的阻尼耦合方程，得出各频率对于外载荷的响应。该类分析在频域中主要求解二类问题。第一类问题是求结构在一个稳定的周期性正弦外力谱的作用下的响应。结构可以具有粘性阻尼和结构阻尼，分析得到复位移、速度、加速度、约束力、单元力和单元应力。这些量可以进行正则化以获得传递函数。第二类问题是求解结构在一个稳态随机载荷作用下的响应。此载荷由它的互功率谱密度所定义。而结构载荷rti上面所提到的传递函数来表征，分析得出位移