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大运重卡:线性与非线性分析在CAE中的应用

小编辑  2022-08-26 14:49:19  山西大运

在做CAE分析前,我们要先选定一下分析的类型,通常包括线性静态分析、非线性分析、动力学分析、屈曲分析、热分析、疲劳分析、优化、流体分析、碰撞分析、NVH分析等。常用的一般为线性与非线性分析。

 

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线性意味着直线。在线性分析中,有限元求解器将沿着直线来求解模型从开始到变形的状态。实际上,材料通过屈服点后,材料将遵循非线性曲线,但是求解器仍然使用直线。当材料达到应力极限后,此时部件将损坏,裂成两半,但是求解器仍然基于直线来进行计算,不会出现失效的地方,仅仅在将损坏的位置以红色来显示。通过将最大应力与屈服强度或强度极限对比,分析可以得出部件安全或失效的结论。

 

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结构分析中的许多问题可以使用线性有限元求解器求解。如果不考虑变形中的高阶项并且假定材料行为为线性时,分析问题可以极大地简化。线性求解器假定所有材料处于线弹性的工作区域,但如果结构的加载超出了其材料的屈服点,则需要进行非线性分析。

 

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现实生活中,刚度[K]是位移[d]的函数,这意味着在几何非线性分析中,在预定的位移后,刚度矩阵K需要重新计算。为了计算得到正确的结果,所以应该考虑变形后的几何。但如何确定几何非线性,佩曼.霍斯拉维曾给过答案:如果一个悬臂梁在末端承受力,它的位移只有其长度的十分之一,可以认为它是线性的,在这种范围的变形下,你可以通过线性分析来得到较好的近似值;但是一个同样长度的简支拱,在同样的受力下,在突弹跳变改变形状之前,它的末端即使位移仍然很小,但却是高度非线性的。另外如壳的屈曲,虽然初始变形很小但是经历的是一个非线性的行为。


简而言之,需要通过试验来验证几何非线性而不是光靠看来判断。



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