瞬100態(tài)分析-響應(yīng)譜分析-隨機(jī)振動(dòng)分析-顯式動(dòng)力學(xué)分析-剛體動(dòng)力學(xué)分析-剛?cè)狁詈戏治?線(xiàn)性屈子模型分析課件

1、第十章瞬態(tài)分析第十章瞬態(tài)分析10.1 瞬態(tài)分析簡(jiǎn)介瞬態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)在任意隨時(shí)間變化的載荷作用下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，與靜態(tài)分析不同，瞬態(tài)分析主要考慮隨時(shí)間變化的載荷、阻尼及慣性的影響，在WB19.0中允許在瞬態(tài)分析中包含各類(lèi)非線(xiàn)性如大變形、接觸、塑性等內(nèi)容。10.1 瞬態(tài)分析簡(jiǎn)介瞬態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)在任意隨時(shí)間變化的10.1.1 直接法直接法求解使用稀疏法直接求解方程組，尋找方程組的精確解，該方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，能夠保證有解，但是求解效率較低，耗時(shí)較多，占用的磁盤(pán)空間也較大，通常不太適合求解復(fù)雜的大模型。10.1.1 直接法直接法求解使用稀疏法直接求解方程組，尋10.1.2 迭代法迭代法是指基于方

2、程組初始條件采用PCG求解器進(jìn)行迭代計(jì)算尋求方程組的收斂解，相比于直接法，迭代法對(duì)磁盤(pán)的I/O需求更低，占用內(nèi)存較少，特別適合網(wǎng)格劃分良好的大型實(shí)體單元模型。一般在WB 19.0中進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，使用軟件默認(rèn)的Program Controlled即可，它能夠保證分析模型選用最佳的方法求解。10.1.2 迭代法迭代法是指基于方程組初始條件采用PCG10.2 瞬態(tài)分析實(shí)例某回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析本例以回轉(zhuǎn)臂為研究對(duì)象，詳細(xì)介紹在WB 19.0中進(jìn)行瞬態(tài)分析的設(shè)置方法和過(guò)程，為讀者學(xué)習(xí)掌握瞬態(tài)分析模塊功能提供指導(dǎo)。10.2.1 問(wèn)題描述10.2.2 幾何建模10.2.3 材料屬性設(shè)置構(gòu)件的材料屬性值如下：

3、彈性模量=2e5MPa，泊松比=0.3，密度=7.85e3kg/m3。10.2.4 網(wǎng)格劃分 10.2.5 載荷及約束設(shè)置10.2.6 求解設(shè)置10.2.7 結(jié)果后處理10.2 瞬態(tài)分析實(shí)例某回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析本例以回轉(zhuǎn)臂為10.3 瞬態(tài)分析實(shí)例單自由度滑塊運(yùn)動(dòng)分析單自由度滑塊是典型的動(dòng)力學(xué)模型，本節(jié)將其作為研究對(duì)象，采用瞬態(tài)分析法為讀者提供瞬態(tài)分析過(guò)程設(shè)置的方法指導(dǎo)，并對(duì)涉及的運(yùn)動(dòng)副施加方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，使讀者能夠熟練掌握相應(yīng)模塊功能。10.3.1 問(wèn)題描述10.3.2 幾何建模10.3.3 材料屬性設(shè)置材料屬性采用默認(rèn)的Structure Steel，各項(xiàng)參數(shù)及設(shè)置采用系統(tǒng)默認(rèn)即可。10.3

4、.4 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)約束10.3.5 網(wǎng)格劃分10.3.6 載荷設(shè)置10.3.7 求解設(shè)置10.3.8 結(jié)果后處理10.3 瞬態(tài)分析實(shí)例單自由度滑塊運(yùn)動(dòng)分析單自由度滑塊10.4 本章小結(jié)本章首先介紹了瞬態(tài)分析的基本理論基礎(chǔ)，然后通過(guò)回轉(zhuǎn)桿和簡(jiǎn)單的彈簧-滑塊組合結(jié)構(gòu)詳細(xì)講解如何使用WB 19.0進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，分別對(duì)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)中涉及的運(yùn)動(dòng)副設(shè)置、分析步設(shè)置等內(nèi)容進(jìn)行了講解，使讀者能夠通過(guò)實(shí)例學(xué)習(xí)掌握該部分內(nèi)容。10.4 本章小結(jié)本章首先介紹了瞬態(tài)分析的基本理論基礎(chǔ)，然第十一章響應(yīng)譜分析第十一章響應(yīng)譜分析11.1 響應(yīng)譜分析簡(jiǎn)介響應(yīng)譜分析是一種近似的用于預(yù)測(cè)基礎(chǔ)激勵(lì)作用下結(jié)構(gòu)峰值響應(yīng)的分析方法。它主

5、要用于尋找給定載荷作用下結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)值，而不關(guān)心最大響應(yīng)值出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)。與時(shí)域的瞬態(tài)分析相比，能夠快速對(duì)大模型和長(zhǎng)時(shí)間載荷作用的結(jié)構(gòu)進(jìn)行響應(yīng)分析。響應(yīng)譜的類(lèi)型包括位移、加速度、速度以及力，其橫坐標(biāo)為單自由度系統(tǒng)的固有頻率，縱坐標(biāo)為單自由度系統(tǒng)的最大響應(yīng)值。11.1 響應(yīng)譜分析簡(jiǎn)介響應(yīng)譜分析是一種近似的用于預(yù)測(cè)基礎(chǔ)11.1.1 單點(diǎn)響應(yīng)譜單點(diǎn)響應(yīng)譜是結(jié)構(gòu)承受的響應(yīng)譜激勵(lì)方向和頻率均勻地作用到左右結(jié)構(gòu)支撐點(diǎn)中，即各支撐點(diǎn)接受同一個(gè)響應(yīng)譜值的輸入。在分析中需要計(jì)算每一階模態(tài)的響應(yīng)值（如位移、速度和加速度），在獲取各階模態(tài)響應(yīng)值以后，需要對(duì)各階模態(tài)響應(yīng)進(jìn)行合并以獲得結(jié)構(gòu)的總響應(yīng)值。模態(tài)響應(yīng)合并的方法

6、有兩種，分別是使用各階模態(tài)響應(yīng)值的平方和的均方根（SRSS）法、考慮耦合影響的模態(tài)合并法。11.1.1 單點(diǎn)響應(yīng)譜單點(diǎn)響應(yīng)譜是結(jié)構(gòu)承受的響應(yīng)譜激勵(lì)方11.1.2 多點(diǎn)響應(yīng)譜多點(diǎn)響應(yīng)譜計(jì)算是指不同約束點(diǎn)承受不同的響應(yīng)譜值，在采用多點(diǎn)響應(yīng)譜計(jì)算后，程序會(huì)利用單點(diǎn)響應(yīng)譜的計(jì)算方法分別求出每種響應(yīng)譜的總體響應(yīng)，然后使用每種響應(yīng)譜總體響應(yīng)的平方和的均方根計(jì)算得到整個(gè)系統(tǒng)的總體響應(yīng)，如式所示。11.1.2 多點(diǎn)響應(yīng)譜多點(diǎn)響應(yīng)譜計(jì)算是指不同約束點(diǎn)承受不11.2 響應(yīng)譜分析實(shí)例某橋架結(jié)構(gòu)響應(yīng)譜分析本例以簡(jiǎn)化的橋架結(jié)構(gòu)為例，介紹利用WB 19.0進(jìn)行響應(yīng)譜分析的基本過(guò)程和方法，為讀者提供一定的使用指導(dǎo)。11.2

7、.1 問(wèn)題描述11.2.2 幾何建模11.2.3 材料屬性設(shè)置11.2.4 網(wǎng)格劃分11.2.5 模態(tài)求解設(shè)置11.2.6 載荷譜加載11.2.7 響應(yīng)譜求解設(shè)置11.2.8 結(jié)果后處理11.2 響應(yīng)譜分析實(shí)例某橋架結(jié)構(gòu)響應(yīng)譜分析本例以簡(jiǎn)化11.3 響應(yīng)譜分析實(shí)例某駕駛室響應(yīng)譜分析貨車(chē)駕駛室結(jié)構(gòu)通常會(huì)受到來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)激勵(lì)，本例主要介紹通過(guò)有限元仿真方法計(jì)算駕駛室在受到外部輸入載荷譜作用下的響應(yīng)，對(duì)了解整個(gè)駕駛室結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性有很大的指導(dǎo)意義。11.3 響應(yīng)譜分析實(shí)例某駕駛室響應(yīng)譜分析貨車(chē)駕駛室結(jié)構(gòu)11.3.1 問(wèn)題描述圖所示為某車(chē)輛駕駛室的幾何模型。汽車(chē)駕駛室在汽車(chē)行駛過(guò)

8、程中會(huì)受到來(lái)自汽車(chē)不同部位的激勵(lì)，很容易產(chǎn)生共振，由此造成車(chē)門(mén)、車(chē)窗等結(jié)構(gòu)的變形、油漆脫落等一系列問(wèn)題，因此需要在設(shè)計(jì)中提前將這些問(wèn)題消除。11.3.2 幾何建模11.3.3 材料屬性設(shè)置11.3.4 網(wǎng)格劃分11.3.5 模態(tài)求解設(shè)置11.3.6 載荷譜加載11.3.7 響應(yīng)譜求解設(shè)置11.3.8 結(jié)果后處理11.3.1 問(wèn)題描述圖所示為某車(chē)輛駕駛室的幾何模型。汽車(chē)11.4 本章小結(jié)本章首先介紹了響應(yīng)譜分析的基本概念和基本理論方法，然后通過(guò)橋架結(jié)構(gòu)和駕駛室的響應(yīng)譜分析實(shí)例，詳細(xì)介紹如何利用WB建立響應(yīng)譜分析，對(duì)分析過(guò)程中的具體設(shè)置進(jìn)行了說(shuō)明，使讀者能夠熟練地掌握響應(yīng)譜分析技術(shù)。11.4 本章

9、小結(jié)本章首先介紹了響應(yīng)譜分析的基本概念和基本第十二章隨機(jī)振動(dòng)分析第十二章隨機(jī)振動(dòng)分析12.1 隨機(jī)振動(dòng)分析簡(jiǎn)介隨機(jī)振動(dòng)分析是分析隨機(jī)載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，其輸入的是功率譜密度（PSD）函數(shù)，是一種基于概率統(tǒng)計(jì)的譜分析技術(shù)。PSD是帶寬頻率的函數(shù)，是結(jié)構(gòu)在隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)下的響應(yīng)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，是一條功率譜密度值與頻率值的關(guān)系曲線(xiàn)。12.1 隨機(jī)振動(dòng)分析簡(jiǎn)介隨機(jī)振動(dòng)分析是分析隨機(jī)載荷作用下12.2 隨機(jī)振動(dòng)分析實(shí)例某轉(zhuǎn)軸隨機(jī)振動(dòng)分析轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)構(gòu)經(jīng)常由于隨機(jī)振動(dòng)問(wèn)題導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生強(qiáng)度和疲勞問(wèn)題，本例以某轉(zhuǎn)動(dòng)軸為分析實(shí)例，介紹如何利用WB 19.0進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)仿真，為讀者提供學(xué)習(xí)和使用指導(dǎo)。12.2.1 問(wèn)題描

10、述12.2.2 幾何建模12.2.3 材料屬性設(shè)置12.2.4 網(wǎng)格劃分12.2.5 模態(tài)求解設(shè)置12.2.6 PSD載荷譜施加12.2.7 求解計(jì)算12.2.8 結(jié)果后處理12.2 隨機(jī)振動(dòng)分析實(shí)例某轉(zhuǎn)軸隨機(jī)振動(dòng)分析轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)構(gòu)經(jīng)12.3 隨機(jī)振動(dòng)分析實(shí)例某直升機(jī)機(jī)載設(shè)備隨機(jī)振動(dòng)分析本例以某直升機(jī)機(jī)載設(shè)備為分析對(duì)象，介紹隨機(jī)振動(dòng)問(wèn)題的仿真方法和操作過(guò)程，同時(shí)為讀者提供學(xué)習(xí)參考和案例實(shí)踐。12.3.1 問(wèn)題描述12.3.2 幾何建模12.3.3 材料屬性設(shè)置12.3.4 網(wǎng)格劃分12.3.5 模態(tài)求解設(shè)置12.3.6 PSD載荷譜施加12.3.7 求解計(jì)算12.3.8 結(jié)果后處理12.3 隨機(jī)振

11、動(dòng)分析實(shí)例某直升機(jī)機(jī)載設(shè)備隨機(jī)振動(dòng)分析本12.4 本章小結(jié)本章主要講解了隨機(jī)振動(dòng)分析的理論，并在WB 19.0中通過(guò)簡(jiǎn)單的工程實(shí)踐分析進(jìn)行詳細(xì)闡述，通過(guò)基于模態(tài)求解來(lái)進(jìn)行后續(xù)的隨機(jī)振動(dòng)分析，結(jié)合每一步操作使讀者能夠快速掌握隨機(jī)振動(dòng)分析的方法和技巧。12.4 本章小結(jié)本章主要講解了隨機(jī)振動(dòng)分析的理論，并在W第十三章顯式動(dòng)力學(xué)分析第十三章顯式動(dòng)力學(xué)分析13.1 顯式動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介顯式動(dòng)力學(xué)用來(lái)分析結(jié)構(gòu)在應(yīng)力波作用、外部沖擊以及短時(shí)間內(nèi)載荷快速變化等情形下的響應(yīng)。通常情況下，當(dāng)分析項(xiàng)目中作用時(shí)間小于1s（通常單位為ms）時(shí)適合采用本方法進(jìn)行分析求解。在前面的章節(jié)中已經(jīng)知悉，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程可以用式描述：1

12、3.1 顯式動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介顯式動(dòng)力學(xué)用來(lái)分析結(jié)構(gòu)在應(yīng)力波作用13.2 顯式動(dòng)力學(xué)實(shí)例子彈射擊簡(jiǎn)單模擬本例以子彈射擊為分析對(duì)象，利用顯式動(dòng)力學(xué)分析模塊研究高速狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的相互作用情況，為讀者學(xué)習(xí)和掌握顯式動(dòng)力學(xué)的分析方法提供詳細(xì)的使用指導(dǎo)。13.2.1 問(wèn)題描述子彈射擊是顯式動(dòng)力學(xué)最常見(jiàn)的一類(lèi)分析問(wèn)題，圖13-2所示為子彈射擊場(chǎng)景的幾何模型，假設(shè)子彈在遠(yuǎn)離鋼板0.1m遠(yuǎn)處以100m/s的速度射出，模擬該擊中并穿透過(guò)程中子彈及鋼板的應(yīng)力和變形情況，整個(gè)過(guò)程歷時(shí)2ms。13.2.2 幾何建模13.2.3 材料屬性設(shè)置13.2.4 接觸設(shè)置13.2.5 網(wǎng)格劃分13.2.6 邊界及載荷施加13.2.7 求

13、解設(shè)置13.2.8 結(jié)果后處理13.2 顯式動(dòng)力學(xué)實(shí)例子彈射擊簡(jiǎn)單模擬本例以子彈射擊為13.3 顯式動(dòng)力學(xué)實(shí)例跌落分析跌落問(wèn)題仿真非常典型，尤其是在家電、小型電子產(chǎn)品等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用尤其廣泛。本例主要針對(duì)光學(xué)鏡頭的跌落分析進(jìn)行顯式動(dòng)力學(xué)分析，詳細(xì)介紹跌落分析的設(shè)置方法，為讀者掌握和學(xué)習(xí)提供案例指導(dǎo)和案例實(shí)踐。13.3.1 問(wèn)題描述13.3.2 幾何建模13.3.3 材料屬性設(shè)置13.3.4 接觸設(shè)置13.3.5 網(wǎng)格劃分13.3.6 邊界及載荷施加13.3.7 求解設(shè)置13.3.8 結(jié)果后處理13.3 顯式動(dòng)力學(xué)實(shí)例跌落分析跌落問(wèn)題仿真非常典型，13.4 本章小結(jié)本章主要介紹了顯式動(dòng)力學(xué)分析的一

14、般理論和求解方法，然后通過(guò)子彈擊穿和鏡頭跌落兩個(gè)分析實(shí)例，詳細(xì)講解如何在WB 19.0中進(jìn)行顯式動(dòng)力學(xué)的仿真，對(duì)每一步的操作設(shè)置和注意事項(xiàng)都進(jìn)行了說(shuō)明，為讀者呈現(xiàn)了較為全面的求解分析過(guò)程。13.4 本章小結(jié)本章主要介紹了顯式動(dòng)力學(xué)分析的一般理論和第十四章剛體動(dòng)力學(xué)分析第十四章剛體動(dòng)力學(xué)分析14.1 剛體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)分析屬于多體動(dòng)力學(xué)的一部分內(nèi)容，其分析中涉及的諸多零部件都為剛體，因此也成為多剛體動(dòng)力學(xué)分析。它們通過(guò)特定的關(guān)節(jié)將諸多零件連接在一起，實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)和功能，這些部件組成的系統(tǒng)也稱(chēng)為多剛體系統(tǒng)。多剛體動(dòng)力學(xué)分析廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空航天、機(jī)器人等領(lǐng)域，如汽車(chē)懸架系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)、

15、機(jī)器人機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)分析等。對(duì)多剛體系統(tǒng)，從20世紀(jì)60年代到80年代，在航天和機(jī)械領(lǐng)域形成了兩類(lèi)不同的數(shù)學(xué)建模方法，分別是拉格朗日法和笛卡爾法。14.1 剛體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)分析屬于多體動(dòng)力學(xué)的一部14.1.1 拉格朗日法拉格朗日法是一種相對(duì)坐標(biāo)的方法，其動(dòng)力學(xué)方程的形式為拉格朗日坐標(biāo)陣的二階微分方程組，如式所示：14.1.1 拉格朗日法拉格朗日法是一種相對(duì)坐標(biāo)的方法，其14.1.2 笛卡兒法笛卡兒法是一種絕對(duì)坐標(biāo)法，它以系統(tǒng)中的每個(gè)部件為單元，建立固結(jié)在剛體上的坐標(biāo)系，剛體位置相對(duì)于一個(gè)公共參考系進(jìn)行定義，通過(guò)歐拉角或者歐拉參數(shù)來(lái)描述相對(duì)的位置坐標(biāo)。對(duì)于由N個(gè)剛體組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

16、模型一般表示為式所示的形式：14.1.2 笛卡兒法笛卡兒法是一種絕對(duì)坐標(biāo)法，它以系統(tǒng)中14.2 剛體動(dòng)力學(xué)實(shí)例壓力機(jī)分析本例以壓力機(jī)為研究對(duì)象，介紹剛體動(dòng)力學(xué)的基本建模和仿真方法，通過(guò)每一步的詳細(xì)操作，為讀者提供詳細(xì)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。14.2.1 問(wèn)題描述14.2.2 幾何建模14.2.3 材料屬性設(shè)置14.2.4 運(yùn)動(dòng)副設(shè)置14.2.5 載荷及驅(qū)動(dòng)設(shè)置14.2.6 模型求解設(shè)置14.2.7 結(jié)果后處理14.2 剛體動(dòng)力學(xué)實(shí)例壓力機(jī)分析本例以壓力機(jī)為研究對(duì)14.3 剛體動(dòng)力學(xué)實(shí)例齒輪嚙合分析齒輪嚙合非常普遍，本例主要利用剛體動(dòng)力學(xué)仿真方法對(duì)齒輪的嚙合過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)介紹，研究齒輪在嚙合過(guò)程中的接觸力以及

17、轉(zhuǎn)速關(guān)系，為讀者學(xué)習(xí)剛體動(dòng)力學(xué)方法提供案例實(shí)踐和使用指導(dǎo)。14.3.1 問(wèn)題描述14.3.2 幾何建模14.3.3 材料屬性設(shè)置14.3.4 運(yùn)動(dòng)副及接觸創(chuàng)建14.3.5 網(wǎng)格劃分14.3.6 載荷及驅(qū)動(dòng)設(shè)置14.3.7 模型求解設(shè)置14.3.8 結(jié)果后處理14.3 剛體動(dòng)力學(xué)實(shí)例齒輪嚙合分析齒輪嚙合非常普遍，14.4 本章小結(jié)剛體動(dòng)力學(xué)分析在研究系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和關(guān)系中非常實(shí)用，而且計(jì)算效率較純?nèi)嵝泽w分析更高。本章通過(guò)兩個(gè)簡(jiǎn)單的分析實(shí)例，對(duì)如何進(jìn)行剛體動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，尤其是齒輪嚙合問(wèn)題中涉及剛體接觸面的網(wǎng)格劃分，與其他類(lèi)型分析存在一定的差別，讀者在學(xué)習(xí)使用中需要仔細(xì)處理。14.4

18、本章小結(jié)剛體動(dòng)力學(xué)分析在研究系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和關(guān)系第十五章剛?cè)狁詈戏治龅谑逭聞側(cè)狁詈戏治?5.1 剛?cè)狁詈戏治龊?jiǎn)介剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)是指由剛體及柔性體通過(guò)不同的連接方式構(gòu)成的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，是剛體動(dòng)力學(xué)的延伸內(nèi)容。它主要研究柔性體的變形與其大范圍空間運(yùn)動(dòng)之間的相互作用或耦合，以及這種耦合所導(dǎo)致的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。假設(shè)多剛體動(dòng)力系統(tǒng)6個(gè)不獨(dú)立廣義坐標(biāo)為，則多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程組可表示為式（圖左）和式（圖右）：15.1 剛?cè)狁詈戏治龊?jiǎn)介剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)是指由剛體及柔性體通15.2 剛?cè)狁詈戏治鰧?shí)例曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是學(xué)習(xí)剛?cè)狁詈蠁?wèn)題最合適的案例，本節(jié)主要基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，采用剛?cè)狁詈戏治龉δ苎?/p>

19、究連桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的變形和受力情況，為讀者學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)。15.2.1 問(wèn)題描述15.2.2 幾何建模15.2.3 材料屬性設(shè)置15.2.4 運(yùn)動(dòng)副設(shè)置15.2.5 網(wǎng)格劃分15.2.6 載荷及驅(qū)動(dòng)設(shè)置15.2.7 模型求解設(shè)置15.2.8 結(jié)果后處理15.2 剛?cè)狁詈戏治鰧?shí)例曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是15.3 剛?cè)狁詈戏治鰧?shí)例挖掘機(jī)斗桿分析挖掘機(jī)斗桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜，承受載荷較大，如果考慮純?nèi)嵝泽w進(jìn)行仿真，則所耗費(fèi)的時(shí)間和硬件成本較高。本例以斗桿為研究對(duì)象，采用剛?cè)狁詈戏治龇▽?duì)斗桿結(jié)構(gòu)關(guān)注部件進(jìn)行仿真模擬，為讀者學(xué)習(xí)提供詳細(xì)的操作指導(dǎo)和案例實(shí)踐。15.3.1 問(wèn)題描述15.3.2 幾何建模15.3

20、.3 材料屬性設(shè)置15.3.4 運(yùn)動(dòng)副設(shè)置15.3.5 載荷及驅(qū)動(dòng)設(shè)置15.3.6 網(wǎng)格劃分15.3.7 模型求解設(shè)置15.3.8 結(jié)果后處理15.3 剛?cè)狁詈戏治鰧?shí)例挖掘機(jī)斗桿分析挖掘機(jī)斗桿結(jié)構(gòu)復(fù)15.4 本章小結(jié)本章首先介紹了基于多剛體動(dòng)力學(xué)延伸而來(lái)的剛?cè)狁詈戏治龅幕A(chǔ)理論，然后結(jié)合兩個(gè)分析實(shí)例詳細(xì)介紹如何進(jìn)行具體的仿真工作，尤其是第二個(gè)實(shí)例中的挖掘機(jī)斗桿相關(guān)模型組件的剛?cè)狁詈戏治?，涉及的模型和運(yùn)動(dòng)副較多，需要充分了解各部件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，防止出現(xiàn)過(guò)約束等情況而影響仿真的進(jìn)行。剛?cè)狁詈戏治鰧?duì)研究和解決復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題有非常大的優(yōu)勢(shì)和效率，在不同的分析項(xiàng)目中應(yīng)該根據(jù)需要考慮采用剛?cè)狁詈系?/p>

21、仿真方法。15.4 本章小結(jié)本章首先介紹了基于多剛體動(dòng)力學(xué)延伸而來(lái)的第十六章線(xiàn)性屈曲分析第十六章線(xiàn)性屈曲分析16.1 線(xiàn)性屈曲分析簡(jiǎn)介當(dāng)結(jié)構(gòu)承受軸向壓縮載荷作用時(shí)，若壓縮載荷在臨界范圍內(nèi)，給結(jié)構(gòu)一個(gè)橫向干擾結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生翹曲，當(dāng)該橫向載荷消除時(shí)，結(jié)構(gòu)仍能恢復(fù)原始狀態(tài)；若壓縮載荷超過(guò)臨界值，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力剛化產(chǎn)生的應(yīng)力剛度矩陣就會(huì)抵消結(jié)構(gòu)本身的剛度矩陣，此時(shí)若在橫向施加一個(gè)微小擾動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生較大的撓度，且該變形在擾動(dòng)撤銷(xiāo)之后，結(jié)構(gòu)無(wú)法恢復(fù)原有平衡狀態(tài)，這就是屈曲理論，如圖所示。16.1 線(xiàn)性屈曲分析簡(jiǎn)介當(dāng)結(jié)構(gòu)承受軸向壓縮載荷作用時(shí)，若16.2 線(xiàn)性屈曲分析實(shí)例變截面壓桿屈曲分析屈曲分析常用于桿件或者薄壁

22、容器類(lèi)結(jié)構(gòu)的校核計(jì)算，本例主要以變截面梁為研究對(duì)象，介紹如何使用WB 19.0進(jìn)行先行屈曲分析，通過(guò)具體操作步驟說(shuō)明為讀者學(xué)習(xí)該方法提供詳細(xì)的指導(dǎo)。16.2.1 問(wèn)題描述16.2.2 幾何建模16.2.3 材料屬性設(shè)置16.2.4 網(wǎng)格劃分16.2.5 載荷及約束設(shè)置16.2.6 靜力學(xué)求解16.2.7 屈曲分析16.2.8 結(jié)果后處理16.2 線(xiàn)性屈曲分析實(shí)例變截面壓桿屈曲分析屈曲分析常用16.3 線(xiàn)性屈曲分析實(shí)例真空管道屈曲分析薄壁管道類(lèi)結(jié)構(gòu)的屈曲分析非常典型，經(jīng)常需要對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行校核。本例以某真空管道模型為研究對(duì)象，詳細(xì)介紹使用線(xiàn)性屈曲方法進(jìn)行仿真模擬的過(guò)程，為讀者學(xué)習(xí)和掌握該方法提供

23、指導(dǎo)和案例實(shí)踐。16.3.1 問(wèn)題描述大型管道薄壁件的主要失效形式不是強(qiáng)度失效而是失穩(wěn)失效。所謂壓力容器失穩(wěn)指的是壓力容器所承受的載荷超過(guò)某一臨界值時(shí)突然失去原有幾何形狀的現(xiàn)象。所以研究壓力容器的失穩(wěn)現(xiàn)象，提高其抗失穩(wěn)能力非常重要，但是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行外壓測(cè)試，校驗(yàn)壓力容器的穩(wěn)定性是不現(xiàn)實(shí)的，工程上通常采用有限元方法進(jìn)行仿真計(jì)算。根據(jù)GB150-2012規(guī)定，外壓圓筒穩(wěn)定性許用壓力值為臨界壓力和穩(wěn)定安全系數(shù)的比值，如式所示：16.3 線(xiàn)性屈曲分析實(shí)例真空管道屈曲分析薄壁管道類(lèi)結(jié)構(gòu)16.3.2 幾何建模16.3.3 材料屬性設(shè)置16.3.4 網(wǎng)格劃分16.3.5 載荷及約束設(shè)置由于真空管道兩端可以得

24、到剛性構(gòu)件的加強(qiáng)，近似可以認(rèn)為兩端保持圓形截面形狀，因此在管道兩端施加環(huán)向的位移約束；同時(shí)在管道一段施加軸向位移約束及固定的遠(yuǎn)端位移約束以限制剛性運(yùn)動(dòng)；此外，管道外表面承受均布?jí)毫?，大小?.1MPa。16.3.6 靜力學(xué)求解16.3.7 屈曲分析16.3.2 幾何建模16.4 本章小結(jié)屈曲分析在研究大型管道薄壁以及壓桿穩(wěn)定等類(lèi)型結(jié)構(gòu)時(shí)具備非常直接有效的指導(dǎo)作用。本文通過(guò)理論講解，對(duì)失穩(wěn)現(xiàn)象的產(chǎn)生進(jìn)行了說(shuō)明，并且結(jié)合兩個(gè)經(jīng)典實(shí)例的分析，為讀者詳細(xì)介紹如何使用WB 19.0軟件對(duì)線(xiàn)性屈曲分析進(jìn)行仿真計(jì)算，使讀者能夠輕松掌握該部分內(nèi)容的工程應(yīng)用。16.4 本章小結(jié)屈曲分析在研究大型管道薄壁以及壓桿

25、穩(wěn)定等第十七章疲勞分析第十七章疲勞分析17.1 疲勞分析簡(jiǎn)介疲勞是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障的常見(jiàn)原因，通常分為高周疲勞和低周疲勞。高周疲勞通常是構(gòu)件在受到比材料的極限強(qiáng)度低的應(yīng)力作用下發(fā)生的疲勞失效問(wèn)題，通常循環(huán)次數(shù)一般高于1e41e5；低周疲勞又稱(chēng)為“低循環(huán)疲勞”，低周疲勞通常構(gòu)件受到的應(yīng)力值較大，常伴隨塑性變形，通常應(yīng)力循環(huán)作用次數(shù)低于1e41e5。使零件或構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞的動(dòng)載荷稱(chēng)為疲勞載荷，可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是大小和正負(fù)方向隨時(shí)間周期性變化的交變載荷，另一類(lèi)是大小和正負(fù)方向隨時(shí)間隨機(jī)變化的隨機(jī)載荷。交變載荷又稱(chēng)為循環(huán)載荷，是最簡(jiǎn)單和最基本的疲勞載荷形式。所研究的結(jié)構(gòu)部位因交變載荷引起的應(yīng)力稱(chēng)為交

26、變應(yīng)力。17.1 疲勞分析簡(jiǎn)介疲勞是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障的常見(jiàn)原因，通17.2 疲勞分析實(shí)例某叉車(chē)貨叉疲勞壽命分析疲勞分析應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，本節(jié)以叉車(chē)貨叉結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，介紹在WB 19.0中使用疲勞分析功能進(jìn)行貨叉的疲勞壽命分析過(guò)程，為讀者學(xué)習(xí)提供詳細(xì)的指導(dǎo)。17.2.1 問(wèn)題描述17.2.2 幾何建模17.2.3 材料屬性設(shè)置17.2.4 網(wǎng)格劃分17.2.5 載荷及約束設(shè)置17.2.6 靜力求解17.2.7 疲勞求解17.2.8 結(jié)果后處理17.2 疲勞分析實(shí)例某叉車(chē)貨叉疲勞壽命分析疲勞分析應(yīng)用17.3 疲勞分析實(shí)例發(fā)動(dòng)機(jī)連桿疲勞強(qiáng)度分析發(fā)動(dòng)機(jī)連桿疲勞問(wèn)題非常常見(jiàn)，本例將以連桿結(jié)構(gòu)為分析對(duì)象

27、，介紹疲勞分析過(guò)程中的各操作步驟和方法，并對(duì)疲勞分析的各項(xiàng)后處理功能進(jìn)行講解，為讀者學(xué)習(xí)和掌握WB 19.0的疲勞仿真提供案例實(shí)踐。17.3.1 問(wèn)題描述17.3.2 幾何建模17.3.3 材料屬性設(shè)置17.3.4 網(wǎng)格劃分17.3.5 載荷及約束設(shè)置17.3.6 靜力求解17.3.7 疲勞求解17.3.8 結(jié)果后處理17.3 疲勞分析實(shí)例發(fā)動(dòng)機(jī)連桿疲勞強(qiáng)度分析發(fā)動(dòng)機(jī)連桿疲17.4 本章小結(jié)本章首先介紹了疲勞分析中涉及的基本概念和理論，并對(duì)各個(gè)修正理論和概念也做了講解，導(dǎo)出相應(yīng)的公式和對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)；然后結(jié)合兩個(gè)實(shí)例講解，介紹在WB 19.0中如何利用Fatigue Tool展開(kāi)疲勞分析、計(jì)算結(jié)構(gòu)的

28、安全系數(shù)和壽命等，為讀者提供詳細(xì)的指導(dǎo)和參考。對(duì)于疲勞分析問(wèn)題中更多、更詳細(xì)的理論介紹和仿真方法，讀者朋友可以查看專(zhuān)門(mén)的疲勞理論和仿真書(shū)籍，結(jié)合專(zhuān)門(mén)的疲勞分析軟件進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。17.4 本章小結(jié)本章首先介紹了疲勞分析中涉及的基本概念和第十八章子模型分析第十八章子模型分析18.1 子模型分析簡(jiǎn)介利用有限元技術(shù)進(jìn)行仿真分析時(shí)，面對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的求解，一般先采用較粗的單元網(wǎng)格尺度對(duì)整個(gè)構(gòu)件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，求解獲得應(yīng)力較大部位，然后對(duì)關(guān)鍵的薄弱點(diǎn)進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化，以獲得更為精確的求解值，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)求解，將趨于收斂的求解結(jié)果作為最終結(jié)果。18.1 子模型分析簡(jiǎn)介利用有限元技術(shù)進(jìn)行仿真分析時(shí)，面對(duì)18.2

29、 子模型分析實(shí)例直角支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析本例以直角支撐結(jié)構(gòu)為分析對(duì)象，為讀者詳細(xì)介紹如何使用WB19.0進(jìn)行子模型方法的應(yīng)用，通過(guò)每一步的操作設(shè)置以及最終分析結(jié)果對(duì)比，使讀者能夠更好地掌握該方法。18.2.1 問(wèn)題描述18.2.2 幾何建模：幾何建模分為兩部分內(nèi)容，分別為整體幾何建模和子模型局部幾何建模。18.2.3 材料屬性設(shè)置18.2.4 整體模型網(wǎng)格劃分18.2.5 整體模型邊界及載荷設(shè)置18.2.6 子模型網(wǎng)格劃分18.2.7 子模型邊界設(shè)置18.2.8 子模型結(jié)果后處理18.2.9 子模型邊界驗(yàn)證18.2 子模型分析實(shí)例直角支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析本例以直角支18.3 子模型分析實(shí)例凹槽板子模型

30、分析本例以凹槽板結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，介紹實(shí)體模型采用子模型分析方法進(jìn)行仿真分析的基本操作，并對(duì)網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，最后對(duì)比不同尺寸的單元計(jì)算得到的結(jié)果，為讀者了解和掌握子模型分析方法提供深入的指導(dǎo)。18.3.1 問(wèn)題描述18.3.2 幾何建模18.3.3 材料屬性設(shè)置18.3.4 整體模型網(wǎng)格劃分18.3.5 整體模型邊界及載荷設(shè)置18.3.6 整體模型求解18.3.7 子模型網(wǎng)格劃分18.3.8 子模型邊界設(shè)置18.3.9 子模型結(jié)果后處理18.3.10 子模型邊界驗(yàn)證18.3 子模型分析實(shí)例凹槽板子模型分析本例以凹槽板結(jié)構(gòu)18.4 本章小結(jié)本章主要介紹了有限元分析中解決復(fù)雜問(wèn)題

31、時(shí)采用子模型分析方法的思想，通過(guò)兩個(gè)案例分別介紹了如何在WB19.0中進(jìn)行子模型分析的操作，尤其是在子模型分析中進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化迭代求解，以獲取收斂的應(yīng)力結(jié)果，這樣的處理方法在大型復(fù)雜模型中非常有效，希望讀者能夠充分掌握。18.4 本章小結(jié)本章主要介紹了有限元分析中解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)第十九章熱分析第十九章熱分析19.1 熱分析簡(jiǎn)介熱分析用于計(jì)算系統(tǒng)或者結(jié)構(gòu)部件的溫度分布及其他物理參數(shù)，如熱量的獲取或損失、熱梯度、熱通量等。通常我們遇到的熱分析問(wèn)題主要包括三種形式，分別是熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射（見(jiàn)圖）。熱傳導(dǎo)是發(fā)生在一個(gè)物理內(nèi)或者緊挨著的物體之間，熱對(duì)流是發(fā)生在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩種介質(zhì)之間，而熱輻射是由于物

32、體受熱激發(fā)磁場(chǎng)產(chǎn)生的，它不需要依靠介質(zhì)就可以產(chǎn)生。19.1 熱分析簡(jiǎn)介熱分析用于計(jì)算系統(tǒng)或者結(jié)構(gòu)部件的溫度分19.2 熱分析實(shí)例水杯穩(wěn)態(tài)熱分析水杯散熱過(guò)程是我們非常熟悉的問(wèn)題，本例主要利用WB19.0穩(wěn)態(tài)傳熱功能對(duì)水杯裝熱水溫度自然變化的過(guò)程進(jìn)行模擬，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)操作的詳細(xì)描述和介紹，為讀者學(xué)習(xí)和掌握該部分的仿真功能提供指導(dǎo)。19.2.1 問(wèn)題描述19.2.2 幾何建模19.2.3 材料屬性設(shè)置19.2.4 網(wǎng)格劃分19.2.5 載荷及約束設(shè)置19.2.6 模型求解19.2.7 結(jié)果后處理19.2 熱分析實(shí)例水杯穩(wěn)態(tài)熱分析水杯散熱過(guò)程是我們非常19.3 熱分析實(shí)例散熱片瞬態(tài)熱分析散熱片的熱傳導(dǎo)問(wèn)

33、題也是非常普遍的一類(lèi)工程問(wèn)題，在摩托車(chē)、房屋暖氣片等方面有較多的應(yīng)用。本例以簡(jiǎn)單的散熱片結(jié)構(gòu)模型為例，介紹瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題的分析方法和過(guò)程，為讀者學(xué)習(xí)提供詳細(xì)指導(dǎo)。19.3.1 問(wèn)題描述19.3.2 幾何建模19.3.3 材料屬性設(shè)置19.3.4 網(wǎng)格劃分19.3.5 載荷及約束設(shè)置19.3.6 模型求解19.3.7 結(jié)果后處理19.3 熱分析實(shí)例散熱片瞬態(tài)熱分析散熱片的熱傳導(dǎo)問(wèn)題也19.4 本章小結(jié)本章介紹了熱分析中存在的三種物理現(xiàn)象，同時(shí)詳細(xì)闡述了WB 19.0中熱分析的基本理論和分析類(lèi)型，通過(guò)穩(wěn)態(tài)傳熱和瞬態(tài)傳熱的兩個(gè)實(shí)例，對(duì)軟件的仿真計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)講解，使讀者能夠充分掌握熱分析的基本方法。

34、19.4 本章小結(jié)本章介紹了熱分析中存在的三種物理現(xiàn)象，同第二十章熱-力耦合分析第二十章熱-力耦合分析20.1 熱-力耦合分析簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)受熱或者受冷時(shí)會(huì)產(chǎn)生膨脹或者收縮變形，如果變形受到約束限制，則在結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生熱應(yīng)力；此外，當(dāng)不同材料組合在一起，如果材料變形（熱膨脹系數(shù)不同）不均勻也會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力的發(fā)生。典型的例子如圖所示，（a）中梁上下兩端被約束固定，受溫度作用膨脹變形而在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生應(yīng)力；（b）中由于兩組不同材料組合在一起，受到溫度作用時(shí)變形不一致，導(dǎo)致產(chǎn)生熱應(yīng)力。20.1 熱-力耦合分析簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)受熱或者受冷時(shí)會(huì)產(chǎn)生膨脹或瞬100態(tài)分析-響應(yīng)譜分析-隨機(jī)振動(dòng)分析-顯式動(dòng)力學(xué)分析-剛體動(dòng)力學(xué)分析

35、-剛?cè)狁詈戏治?線(xiàn)性屈子模型分析課件20.2 熱-力耦合分析實(shí)例固支梁熱應(yīng)力分析熱-力耦合問(wèn)題非常普遍，本例以?xún)啥斯讨У牧航Y(jié)構(gòu)為對(duì)象，介紹如何利用WB19.0實(shí)現(xiàn)熱-力耦合仿真，通過(guò)詳細(xì)的操作步驟說(shuō)明和講解，為讀者提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)。20.2.1 問(wèn)題描述20.2.2 幾何建模20.2.3 材料屬性設(shè)置20.2.4 網(wǎng)格劃分20.2.5 瞬態(tài)傳熱分析20.2.6 熱應(yīng)力分析20.2.7 結(jié)果后處理20.2 熱-力耦合分析實(shí)例固支梁熱應(yīng)力分析熱-力耦合問(wèn)20.3 熱-力耦合分析實(shí)例活塞熱機(jī)耦合分析發(fā)動(dòng)機(jī)活塞是我們非常熟悉的部件，也是熱力耦合問(wèn)題中的典型。本例以活塞組件為分析對(duì)象，通過(guò)文獻(xiàn)資料查閱獲得活

36、塞組件各部位的溫度情況，然后基于熱-力耦合分析方法對(duì)組件進(jìn)行仿真模擬，為讀者提供詳細(xì)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)和案例實(shí)踐。20.3.1 問(wèn)題描述20.3.2 幾何建模20.3.4 網(wǎng)格劃分20.3.5 穩(wěn)態(tài)傳熱分析20.3.6 熱-力耦合分析20.3.7 結(jié)果后處理20.3 熱-力耦合分析實(shí)例活塞熱機(jī)耦合分析發(fā)動(dòng)機(jī)活塞是20.4 本章小結(jié)本章主要闡述了結(jié)構(gòu)在受熱狀態(tài)下的應(yīng)力及變形仿真方法。首先從理論層面對(duì)熱應(yīng)力的計(jì)算求解做了簡(jiǎn)單介紹，然后針對(duì)WB 19.0中有關(guān)熱-力耦合分析技術(shù)做了講解，最后通過(guò)兩個(gè)實(shí)例，尤其是活塞的熱-力耦合實(shí)例分析，對(duì)有關(guān)熱-力耦合的仿真方法和技術(shù)做了全面的介紹，確保讀者能夠熟悉和掌握。

37、20.4 本章小結(jié)本章主要闡述了結(jié)構(gòu)在受熱狀態(tài)下的應(yīng)力及變第二十一章電磁場(chǎng)分析第二十一章電磁場(chǎng)分析21.1 電磁場(chǎng)分析簡(jiǎn)介磁性物質(zhì)是自然界中常見(jiàn)的一類(lèi)物質(zhì)，在一定條件下，它們能夠相互作用。導(dǎo)致它們相互作用的原因是存在著磁力作用的特殊物質(zhì)，我們稱(chēng)之為力磁場(chǎng)，它們存在于磁體的周?chē)臻g中。當(dāng)我們將載流導(dǎo)體或者運(yùn)動(dòng)電荷放在磁場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用，這就是著名的法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即通電導(dǎo)體周?chē)軌虍a(chǎn)生磁場(chǎng)，且電流總是被磁場(chǎng)所包圍。21.1 電磁場(chǎng)分析簡(jiǎn)介磁性物質(zhì)是自然界中常見(jiàn)的一類(lèi)物質(zhì)，21.2 電磁場(chǎng)分析實(shí)例條形磁性體磁場(chǎng)分析條形磁鐵磁場(chǎng)分布是中學(xué)階段最早接觸的電磁場(chǎng)問(wèn)題，本例以簡(jiǎn)單的條形磁

38、鐵為研究對(duì)象，通過(guò)建立仿真分析模型，設(shè)置詳細(xì)的仿真操作步驟，為讀者使用WB 19.0進(jìn)行磁場(chǎng)仿真提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)和案例實(shí)踐。21.2.1 問(wèn)題描述21.2.2 幾何建模21.2.3 材料屬性設(shè)置21.2.4 創(chuàng)建變量21.2.5 網(wǎng)格劃分21.2.6 載荷及邊界設(shè)置21.2.7 結(jié)果后處理21.2 電磁場(chǎng)分析實(shí)例條形磁性體磁場(chǎng)分析條形磁鐵磁場(chǎng)分21.3 電磁場(chǎng)分析實(shí)例通電線(xiàn)圈磁場(chǎng)分布電磁感應(yīng)現(xiàn)象是大家非常熟悉的物理學(xué)現(xiàn)象，本文基于WB19.0的電磁場(chǎng)分析功能對(duì)通電線(xiàn)圈中的鐵芯周邊磁場(chǎng)進(jìn)行仿真，通過(guò)詳細(xì)的操作步驟說(shuō)明和設(shè)置講解，為讀者學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)分析提供一定的指導(dǎo)。21.3.1 問(wèn)題描述21.3.2

39、幾何建模21.3.3 材料屬性設(shè)置21.3.4 創(chuàng)建變量21.3.5 網(wǎng)格劃分21.3.6 電流輸入及邊界設(shè)置21.3.7 結(jié)果后處理21.3 電磁場(chǎng)分析實(shí)例通電線(xiàn)圈磁場(chǎng)分布電磁感應(yīng)現(xiàn)象是大21.4 本章小結(jié)本章主要介紹了電磁場(chǎng)的基本理論，并對(duì)麥克斯韋方程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說(shuō)明，然后基于條形磁性體磁場(chǎng)分析及通電線(xiàn)圈磁場(chǎng)分布兩個(gè)實(shí)例的講解，介紹了在WB 19.0中如何進(jìn)行電磁場(chǎng)問(wèn)題的仿真，為讀者提供一定的實(shí)踐指導(dǎo)。21.4 本章小結(jié)本章主要介紹了電磁場(chǎng)的基本理論，并對(duì)麥克第二十二章優(yōu)化設(shè)計(jì)第二十二章優(yōu)化設(shè)計(jì)22.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要基于技術(shù)要求和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成，待設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)之后再進(jìn)行校驗(yàn)

40、計(jì)算以確保方案的可靠。但對(duì)于設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)布局、尺寸合理性、材料選擇以及結(jié)構(gòu)外形等方面的優(yōu)化考慮較少，這樣可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)出現(xiàn)冗余、設(shè)計(jì)成本增加。隨著科學(xué)技術(shù)和設(shè)計(jì)思路的發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到單純實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求是不夠的，更重要的是對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和完善，由此產(chǎn)生了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化設(shè)計(jì)的出現(xiàn)改變了以往被動(dòng)設(shè)計(jì)的局面，它可以在規(guī)定的約束條件下，滿(mǎn)足確定的目標(biāo)要求來(lái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)。22.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要基于技術(shù)要求和設(shè)計(jì)者22.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念首先介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念，主要包括設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)以及約束條件。22.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念首先介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)

41、的基本概念1設(shè)計(jì)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)中待確定的參數(shù)，稱(chēng)為設(shè)計(jì)變量。一個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案是由若干個(gè)設(shè)計(jì)變量來(lái)描述的，這些設(shè)計(jì)變量可以是結(jié)構(gòu)的尺寸、截面積、慣性矩等幾何參數(shù)，也可以是結(jié)構(gòu)的形狀布置參數(shù)，如高度、跨度等，還可以是材料的力學(xué)或物理特性參數(shù)。設(shè)計(jì)變量通常記為，設(shè)計(jì)變量中元素的個(gè)數(shù)即為優(yōu)化問(wèn)題的維數(shù)。1設(shè)計(jì)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)中待確定的參數(shù)，稱(chēng)為設(shè)計(jì)變量。一個(gè)結(jié)構(gòu)的2目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)是優(yōu)化設(shè)計(jì)中用于判別設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。它是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，代表設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中某個(gè)最重要的特征或者指標(biāo)。優(yōu)化設(shè)計(jì)就是從許多可行的設(shè)計(jì)中，以目標(biāo)函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)找出最優(yōu)方案。目標(biāo)函數(shù)常用F(X)表示，最常見(jiàn)的表達(dá)式如式所示：2目標(biāo)

42、函數(shù)目標(biāo)函數(shù)是優(yōu)化設(shè)計(jì)中用于判別設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)3約束條件優(yōu)化設(shè)計(jì)中尋求目標(biāo)函數(shù)極值的某些限制條件，稱(chēng)為約束條件，它反映了某些設(shè)計(jì)規(guī)范、計(jì)算規(guī)程等。約束條件包括常量約束和約束方程兩類(lèi)，其中常量約束也稱(chēng)界限約束，用于限制設(shè)計(jì)變量的允許取值范圍；約束方程是以選定的設(shè)計(jì)變量為自變量，以要求加以限制的設(shè)計(jì)參數(shù)為因變量，按一定的關(guān)系式建立起來(lái)的函數(shù)表達(dá)式。3約束條件優(yōu)化設(shè)計(jì)中尋求目標(biāo)函數(shù)極值的某些限制條件，稱(chēng)為約22.1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般表達(dá)式最優(yōu)化問(wèn)題的基本表達(dá)式通常如式所示：22.1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般表達(dá)式最優(yōu)化問(wèn)題的基本表達(dá)式通22.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)分類(lèi)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以按照以下方式進(jìn)行分類(lèi)。（

43、1）約束與有約束優(yōu)化問(wèn)題。（2）確定性與不確定性?xún)?yōu)化問(wèn)題。（3）線(xiàn)性與非線(xiàn)性?xún)?yōu)化問(wèn)題。（4）靜態(tài)和動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題。22.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)分類(lèi)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以按照以下方式進(jìn)行分類(lèi)22.1.4 其他概念結(jié)構(gòu)優(yōu)化通常分為三大類(lèi)：拓?fù)鋬?yōu)化、形狀優(yōu)化、尺寸優(yōu)化。22.1.4 其他概念結(jié)構(gòu)優(yōu)化通常分為三大類(lèi)：拓?fù)鋬?yōu)化、形22.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例某定位基座拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)拓?fù)鋬?yōu)化是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行形貌的改變，本例以基座結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化為例，介紹在WB 19.0中進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化的詳細(xì)過(guò)程，為讀者學(xué)習(xí)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)提供詳細(xì)的實(shí)踐指導(dǎo)。22.2.1 問(wèn)題描述22.2.2 幾何建模22.2.3 材料屬性設(shè)置22.2.4 網(wǎng)格劃分22.2.

44、5 載荷及約束設(shè)置22.2.6 模型求解22.2.7 結(jié)果后處理22.2.8 結(jié)果驗(yàn)算22.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例某定位基座拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)拓?fù)鋬?yōu)化是對(duì)22.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例固定支架優(yōu)化設(shè)計(jì)本例主要介紹利用WB 19.0自帶的優(yōu)化算法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)詳細(xì)的操作過(guò)程說(shuō)明和算法迭代設(shè)計(jì)，為讀者進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有力的指導(dǎo)。22.3.1 問(wèn)題描述22.3.2 幾何建模22.3.3 材料屬性設(shè)置22.3.4 網(wǎng)格劃分22.3.5 靜力學(xué)分析22.3.6 拓?fù)鋬?yōu)化22.3.7 尺寸優(yōu)化22.3.8 結(jié)果后處理22.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例固定支架優(yōu)化設(shè)計(jì)本例主要介紹利用W22.4 本章小結(jié)本章主要介紹了優(yōu)化設(shè)計(jì)理論

45、的基礎(chǔ)理論知識(shí)和概念，針對(duì)不同類(lèi)型的優(yōu)化做了比較說(shuō)明，然后通過(guò)兩個(gè)優(yōu)化實(shí)例，分別介紹了拓?fù)鋬?yōu)化、尺寸優(yōu)化的分析過(guò)程，尤其是第二個(gè)實(shí)例，將不同優(yōu)化類(lèi)型進(jìn)行組合分析，使讀者能夠?qū)⑾鄳?yīng)的仿真方法靈活應(yīng)用。22.4 本章小結(jié)本章主要介紹了優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)理論知識(shí)第二十三章流體力學(xué)分析第二十三章流體力學(xué)分析23.1 流體力學(xué)簡(jiǎn)介流體力學(xué)是專(zhuān)門(mén)用來(lái)研究靜止或者運(yùn)動(dòng)的流體的基本規(guī)律的學(xué)科，是力學(xué)中的一個(gè)分支。與彈性力學(xué)理論相比，流體力學(xué)基于以下基本假設(shè)。（1）連續(xù)性假設(shè)： （2）不可壓縮流體： （3）理想流體假設(shè)： （4）定常流動(dòng)假設(shè)： 23.1 流體力學(xué)簡(jiǎn)介流體力學(xué)是專(zhuān)門(mén)用來(lái)研究靜止或者運(yùn)動(dòng)的23.1.

46、1 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)是研究流體在靜止時(shí)的力的平衡規(guī)律。在靜止時(shí)，流體所受的外力有質(zhì)量力（作用于每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的力）和壓力兩種。對(duì)于連續(xù)、均質(zhì)且不可壓縮流體，其基本力學(xué)方程可表示為式：23.1.1 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)是研究流體在靜止時(shí)的力的23.1.2 流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)主要研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)的特性及力學(xué)規(guī)律。描述流體運(yùn)動(dòng)有兩種方法，分別是拉格朗日法和歐拉法。拉格朗日法是通過(guò)跟蹤質(zhì)點(diǎn)來(lái)描述它們的力學(xué)和其他物理狀態(tài)，著眼于每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的軌跡，式表示質(zhì)點(diǎn)速度；歐拉法是在特定的時(shí)空坐標(biāo)系中考察流動(dòng)過(guò)程中力學(xué)和其他物理參量的分布，著眼于空間質(zhì)點(diǎn)的速度特性，如式所示。23.1.2 流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)主要研究

47、流體運(yùn)動(dòng)時(shí)的特性1連續(xù)性方程連續(xù)性方程也稱(chēng)為質(zhì)量守恒方程，即在某一時(shí)間內(nèi)，流體經(jīng)過(guò)某一指定空間的封閉曲面時(shí)，流出的流體質(zhì)量和流入的流體質(zhì)量相等。對(duì)不可壓縮均質(zhì)流體，滿(mǎn)足方程：1連續(xù)性方程連續(xù)性方程也稱(chēng)為質(zhì)量守恒方程，即在某一時(shí)間內(nèi)，2動(dòng)量方程單位體積中流體動(dòng)量的變化率等于作用于該體積上的質(zhì)量力和面力之和，其微分形式的基本方程即為動(dòng)量守恒方程，如式所示。2動(dòng)量方程單位體積中流體動(dòng)量的變化率等于作用于該體積上的質(zhì)3能量守恒能量守恒是自然界最普遍的定律，流體流動(dòng)同樣遵循該定律。對(duì)于流動(dòng)的流體，能量主要有三種形式：內(nèi)能、動(dòng)能及勢(shì)能。流體能量守恒定律可表述為：體積V內(nèi)流體的動(dòng)能及內(nèi)能的改變率等于單位時(shí)間

48、內(nèi)質(zhì)量力和壓力所做的功加上單位時(shí)間內(nèi)給予體積V內(nèi)的熱量。能量方程的微分形式如式所示。3能量守恒能量守恒是自然界最普遍的定律，流體流動(dòng)同樣遵循該23.1.3 WB 19.0流體仿真簡(jiǎn)介在WB 19.0中可以進(jìn)行流體分析的功能眾多，包含CFX、Fluent、Fluid Flow等，如圖所示。另外，軟件還提供流固耦合等涉及流體分析的功能，可以說(shuō)在處理流體問(wèn)題中有其獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)。23.1.3 WB 19.0流體仿真簡(jiǎn)介在WB 19.0中23.2 流體力學(xué)分析實(shí)例簡(jiǎn)易汽車(chē)流場(chǎng)分析汽車(chē)高速行駛的流場(chǎng)是研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，本例通過(guò)建立簡(jiǎn)化的汽車(chē)模型，介紹在WB 19.0中利用CFX實(shí)現(xiàn)對(duì)整車(chē)外部流場(chǎng)的簡(jiǎn)單分析，通過(guò)詳細(xì)的操作步驟說(shuō)明為讀者提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)。23.2.1 問(wèn)題描述23.2.2 幾何建模23.2.3 網(wǎng)格劃分23.2.4 邊界組設(shè)置23.2.5 CFX求解設(shè)置23.2.6 模型求解23.2.7 結(jié)果后處理23.2 流體力學(xué)分析實(shí)例簡(jiǎn)