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模态变量功能介绍

2022/07/16111 作者:佚名
导读:STRAN以每年一个小版本, 每两年一个大版本的速度更新, 用户可不断获得当今 CAE发展的最新技术用于其产品设计。 目前STRAN的最新版本是1999年发布的V70.5版。新版本中无论在设计优化、 P单元、 热传导、 非线性还是在数值算法、 性能、 文档手册等方面均有大幅度的改进或突出的新增功能。以下将就STRAN不同的分析方法、加载方式、 数据类型或新增的一些功能做进一步的介绍: ⒈ 静力分析

STRAN以每年一个小版本, 每两年一个大版本的速度更新, 用户可不断获得当今 CAE发展的最新技术用于其产品设计。 目前STRAN的最新版本是1999年发布的V70.5版。新版本中无论在设计优化、 P单元、 热传导、 非线性还是在数值算法、 性能、 文档手册等方面均有大幅度的改进或突出的新增功能。以下将就STRAN不同的分析方法、加载方式、 数据类型或新增的一些功能做进一步的介绍:

⒈ 静力分析

静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段, 主要用来求解结构在与时间无关 或时间作用效果可忽略的静力载荷(如集中/分布静力、温度载荷、 强制位移、惯性力等)作用下的响应, 并得出所需的节点位移、 节点力、 约束(反)力、 单元内力、 单元应力和应变能等。 该分析同时还提供结构的重量和重心数据。 STRAN支持全范围的材料模式,包括: 均质各项同性材料,正交各项异性材料, 各项异性材料,随温度变化的材料。方便的载荷与工况组合单元上的点、线和面载荷、,热载荷、 强迫位移,各种载荷的加权组合,在前后处理程序MSC.PATRAN中定义时可把载荷直接施加于几何体上。

⑴.具有惯性释放的静力分析: 此分析考虑结构的惯性作用,可计算无约束自由结构在静力载荷和加速度作用下产生的准 静态响应。

⑵.非线性静力分析: 在静力分析中除线性外, STRAN还可处理一系列具有非线性属性的静力问题, 主要 分为几何非线性, 材料非线性 及考虑接触状态的非线性如塑性、 蠕变、 大变形、大应变和接触问题等(需非线性模块, 进一步信息见后有关部分)。

2. 屈曲分析

屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷, STRAN中屈曲分析包括: 线性屈曲和非线性屈曲分析。线弹性失稳分析又称特征值屈曲分析; 线性屈曲分析可以考虑固定的预载荷,也可使用惯性释放;非线性屈曲分析包括几何非线性失稳分析, 弹塑性失稳分析, 非线性后屈曲(Snap-through)分析。在算法上,STRAN采用先进的微分刚度概念, 考虑高阶应变-位移关系, 结合STRAN特征值抽取算法可精确地判别出相应的失稳临界点。 该方法较其它有限元软件中所使用的限定载荷量级法具有更高的精确度和可靠性。 此外, STRAN提供了另外三种不同的Arc-Length 方法特别适用于非稳定段 (Snap-Thougth)和后屈曲问题的求解,不但可帮助分析准确地找出失稳点而且还可跟踪计算结构的非稳定阶段及后屈曲点后的响应。 (非线性屈曲分析需非线性分析模块, 进一步信息见后有关部分)

3. 动力学分析

结构动力学分析是STRAN的主要强项之一, 它具有其它有限元分析软件所无法比 拟的强大分析功能。结构动力分析不同于静力分析,常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影 响, 同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用。

全面的STRAN动力学分析功能包括: 正则模态及复特征值分析、 频率及瞬态响应分 析、 (噪)声学分析、 随机响应分析、 响应及冲击谱分析、 动力灵敏度分析等。针对于中小及超大型问题不同的解题规模, 用户可选择STRAN不同的动力学方法加以求解。如在处理大型结 构动力学问题时如不利用特征缩减技术将会使解题效率大为降低, MSC开发的独特的通用动力 缩减算法(GDR法)在运算时可自动略去对分析影响不大的自由度,而不必象其它缩减法那样更多地需要由用户进行手工干预。 此外速度更快、 磁盘空间更节省的Sparse矩阵解算器适用所有的动 力分析类型, 半带宽缩减时的自动内部重排序功能及并行向量化的运算方法可使动力解算效率 大大提高。

为求解动力学问题, STRAN提供了求解所需齐备的动力和阻尼单元,如瞬态响应分 析的非线性弹性单元、 各类阻尼单元、 (噪) 声学阻滞单元及吸收单元等。 众多的阻尼类型包括: 结构阻尼、 材料阻尼、 不同的模态阻尼(含等效粘滞阻尼)、(噪)声阻滞阻尼和吸收阻尼、 可变的模态阻尼(等效粘性阻尼,临界阻尼的分数,品质因数)、 离散的粘性阻尼单元、随频率变化的 非线性阻尼器以及动力传递函数,直接矩阵输入、 动力传递函数定义等。STRAN可在时域或频域内定义各种动力学载荷, 包括动态定义所有的静载荷、 强迫位移、 速度和加速度、 初始速度和位移、 延时、 时间窗口、解析显式时间函数、实复相位和相角、 作为结构响应函数的非线性载荷、 基于位移和速度的非线性瞬态加载、 随载荷或受迫运动不同而不同的时间历程等。 模态凝聚法有 Guyan凝聚(静凝聚), 广义动态凝聚 ,部分模态综合, 精确分析的残余向量。

STRAN的高级动力学功能还可分析更深层、 更复杂的工程问题如控制系统、 流固耦 合分析、 传递函数计算、 输入载荷的快速富里叶变换、 陀螺及进动效应分析(需DMAP模块)、模态综合分析(需Superelement模块)。所有动力计算数据可利用矩阵法、 位移法或模态加速法快速地恢复, 或直接输出到机构仿真或相关性测试分析系统中去。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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