AIFEM是由天洑自主研發的一款通用的智能結構仿真軟件，助力用戶解決固體結構相關的靜力學、動力學、振動、熱力學等實際工程問題，軟件提供高效的前后處理工具和高精度的有限元求解器，幫助用戶快速、深入地評估結構的力學性能，加速產品的設計迭代。

火箭藥柱在運輸過程中受到各方向的顛簸等激勵，這個隨機激勵可用PSD譜來描述。本案例仿真某型藥柱在水平PSD譜下的隨機響應。

2）幾何

某型藥柱幾何如圖1-1所示，取其四分之一模型進行分析，由紅色殼體、灰色絕熱層、綠色包覆層和藍色推進劑組成。

圖1-1 幾何模型

3）材料屬性

各部位材料如表1-1所示。

表1-1 材料屬性

4）模態分析步

分析步：求解前30階模態；邊界：固定中間兩個環邊；對稱面施加對稱約束。

圖1-2 工況示意圖

5）隨機響應分析步（Y向）

頻率區間：10-500Hz；點數：2；直接阻尼：10Hz：0.03、500Hz：0.03；PSD譜。

表1-2 PSD譜

① 啟動AIFEM 2023R2；

② 點擊創建方案，在新建方案彈窗中，填寫文件名《藥柱》，點擊保存。

圖2-1 AIFEM窗口

圖2-2 新建方案

2）幾何

① 點擊幾何>導入，彈出導入幾何文件彈窗

②在導入幾何文件彈窗中，選擇幾何文件case_symm_cut.stp；

③ 選擇默認的‘導入到新模型’，將其導入為‘藥柱’，點擊導入。

圖2-3 幾何導入

3）網格

① 點擊有限元模型>四面體網格，彈出四面體網格彈窗；

② 在四面體網格彈窗中，選擇整個模型作為對象，點擊對象左側的確定；

③ 將全局網格尺寸修改為8mm，點擊生成。

圖2-4 網格劃分

4）材料

① 點擊有限元模型>新增材料，在材料彈窗中，a.修改材料名稱為殼體；b.勾選密度并輸入密度值為7.80E-9；c.勾選線彈性并輸入彈性模量為2.06E5，泊松比為0.27。勾選繼續新增按鈕，點擊確定。

② 類似的，根據表1-1，依次創建材料絕熱層、包覆層和推進劑。

圖2-5 創建材料

點擊有限元模型>新增材料，在材料彈窗中，a.修改材料名稱為絕熱層；b.勾選密度并輸入密度值為1.03E-9；c.勾選線彈性并輸入彈性模量為2.4，泊松比為0.49。勾選繼續新增按鈕，點擊確定。

圖2-6 創建材料

點擊有限元模型>新增材料，在材料彈窗中，a.修改材料名稱為包覆層；b.勾選密度并輸入密度值為9.98E-10；c.勾選線彈性并輸入彈性模量為1.2，泊松比為0.49。勾選繼續新增按鈕，點擊確定。

圖2-7 創建材料

點擊有限元模型>新增材料，在材料彈窗中，a.修改材料名稱為推進劑；b.勾選密度并輸入密度值為1.80E-9；c.勾選線彈性并輸入彈性模量為10.692，泊松比為0.49。點擊確定。

圖2-8 創建材料

5）屬性

點擊有限元模型>固體屬性。在固體屬性彈窗中，依次將各材料屬性賦予各幾何。（可勾選彈窗中繼續新增以快速賦予屬性）。注意：絕熱層和包覆層在兩端對稱各有一個，均需要賦材料。

圖2-9 屬性賦予

① 點擊有限元分析>新增分析，創建一個‘結構分析’ ，選擇子分析步為模態，點擊繼續；

② 在模態分析步彈窗中，選擇給定30振型數

圖3-1 分析步創建

① 點擊有限元分析>隨機響應，彈出隨機響應分析步彈窗；

② 在隨機響應分析步彈窗中，a.輸入最小頻率、最大頻率、掃頻點數、偏置參數分別為10，500，2，3；b.選擇指定頻率，勾選臨界阻尼，輸入頻率與臨界阻尼比為10：0.03，500：0.03；點擊確定。

圖3-2 分析步創建

2）邊界條件

① 點擊有限元分析>對稱/固定，可彈出對稱/固定彈窗；

② 在對稱/固定彈窗中，a.選中間兩個環邊; b.選擇固定方式下的簡支類型，點擊確定。

圖3-3 邊界條件設置

3）約束

① 點擊有限元分析>綁定，可彈出綁定彈窗（可勾選繼續新增以連續建立綁定）；

② 在綁定彈窗中，主面選擇殼體與絕熱層、推進劑接觸的內部面（可在視口中右鍵殼體幾何，點擊僅顯示以便于選擇），點擊右側確定；

③ 在綁定彈窗中，副面選擇絕熱層、推進劑與殼體接觸的面（可在視口中右鍵幾何，點擊反向顯示/隱藏以便于選擇），點擊確定。

圖3-4 約束設置

① 再次點擊有限元分析>綁定，彈出綁定彈窗（若勾選繼續新增則會自動打開）； 

② 在綁定彈窗中，主面選擇絕熱層與包覆層、推進劑的接觸面（注意：兩端對稱有兩個），點擊右側確定；

③ 在綁定彈窗中，副面選擇包覆層、推進劑與絕熱層的接觸面（注意：兩端對稱有兩個），點擊確定。

圖3-5 約束設置

① 再次點擊有限元分析>綁定，彈出綁定彈窗（若勾選繼續新增則會自動打開）。

② 在綁定彈窗中，主面選擇推進劑與包覆層的接觸面（注意：兩端對稱有兩個），點擊右側確定；

③ 在綁定彈窗中，副面選擇包覆層與推進劑的接觸面（注意：兩端對稱有兩個），點擊確定。

圖3-6 約束設置

4）邊界條件

① 點擊有限元分析>基礎激勵，彈出基礎激勵彈窗；

② 在基礎激勵彈窗中，a.類型選擇加速度；b.自由度選擇Uy; c.點擊PSD下側“+”
，彈出幅值彈窗以新建PSD；

③ 在幅值彈窗中，a.類型選擇PSD，重力加速度輸入9810；b.輸入對應的PSD譜；依次點擊兩個彈窗的確定。

圖3-7 基礎激勵設置

5）求解

① 點擊有限元分析>求解，出現求解彈窗；

② 在求解彈窗中，定義輸出名稱及求解模型，點擊確定進行求解。

圖3-8 求解

① 求解完成后，軟件自動導入結果；

②  a.在視口區左側選擇RNMISES. b.視口區下側選擇相應幀，c.輸入相應變形系數，進行RMS云圖查看。

由此完成了藥柱的隨機響應分析，得到了RNMISES云圖，觀察RNMISES云圖得到其最值為10.72MPa。

圖4-1 應力云圖