船舶靜力學的案例
優(yōu)化設(shè)計分析系列（一）:靜力學優(yōu)化設(shè)計 ￥9
1.1 優(yōu)化設(shè)計概述
所謂優(yōu)化，是指最大化或最小化，而優(yōu)化設(shè)計是指尋找一種方案以滿足所有的設(shè)計要求，并且需要的支出最少。
優(yōu)化設(shè)計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數(shù)值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。
隨著計算機的發(fā)展，結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法取得了較大的發(fā)展。根據(jù)設(shè)計變量的類型不同，結(jié)構(gòu)優(yōu)化已由較低層次的尺寸優(yōu)化發(fā)展到較高層次的結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化，進而發(fā)展到更高層次的拓撲優(yōu)化。優(yōu)化算法也由簡單的準則法發(fā)展到數(shù)學規(guī)劃法，進而發(fā)展到遺傳算法等。
在保證產(chǎn)品達到某些性能目標并滿足一定的約束條件的前提下，通過改變某些允許改變的設(shè)計變量，使產(chǎn)品的指標或性能達到最期望的目標，就是優(yōu)化方法。
1.2 優(yōu)化分析工具
ANSYS Workbench 結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析工具有5種，即 Direct Optimization(直接優(yōu)化工具)、Goal Driven Optimization(多目標驅(qū)動優(yōu)化分析工具)、Parameters Correlation(參數(shù)相關(guān)性優(yōu)化分析工具)、Response Surface(響應曲面優(yōu)化分析工具)及Six Sigma Analysis(六西格瑪優(yōu)化分析工具)。
(1)Direct Optimization(直接優(yōu)化工具):設(shè)置優(yōu)化目標，利用默認參數(shù)進行優(yōu)化分析，從中得到期望的組合方案。
(2)Goal Driven Optimization(多目標驅(qū)動優(yōu)化分析工具):從給定的一組樣本中得到最佳的設(shè)計點。
(3)Parameters Correlation(參數(shù)相關(guān)性優(yōu)化分析工具):可以得出某一輸入?yún)?shù)對響應曲面的影響的大小。
(4)Response Surface(響應曲面優(yōu)化分析工具
展開 Ansys workbench模擬背板靜力學分析 ￥29.9
</p><p>5 背板靜力學分析</p><p>5.1 靜力學仿真概述</p><p>有限元分析根據(jù)結(jié)構(gòu)受到的載荷是否隨時間變化分為靜力學分析和動力學分析。靜力學分析主要用于分析結(jié)構(gòu)在不隨時間變化的載荷作用下的響應，例如恒定的重力、壓力或其他持久作用力。這種分析假設(shè)結(jié)構(gòu)的反應是瞬間發(fā)生的，不考慮時間因素和慣性力的影響，即：</p><p><br></p><p>式中，為單元內(nèi)的位移向量；</p><p>為插值函數(shù)矩陣；</p><p>為單元內(nèi)節(jié)點的位移向量。</p><p>根據(jù)彈性力學的基本理論，單元內(nèi)的位移與應變的關(guān)系如下：</p><p><br></p><p>式中，為單元內(nèi)的應變；</p><p>為應變矩陣。</p><p>根據(jù)彈性力學方程，單元內(nèi)應變與應力的關(guān)系則為：</p><p><br></p><p>式中，為單元內(nèi)任一點應力；</p><p>為彈性矩陣；</p><p>根據(jù)虛位移原理，節(jié)點位移與其節(jié)點力的關(guān)系為：</p><p><br></p><p>式中，為單元中的節(jié)點力；</p><p>為單元中的剛度矩陣。</p><p>在施加了相應的邊界條件后，可以得到一個非奇異的剛度矩陣，進而可以求解出單元節(jié)點的力和位移，并進一步近似計算連續(xù)求解域的應力。靜力學分析能夠深入理解結(jié)構(gòu)在已知靜力載荷下的響應，包括位移、應力和應變等，通過靜力學分析，可以確定模型在外部影響下的應力、應變和形變的變化規(guī)律。在分析過程中，載荷的大小和方向是恒定的，因為在靜力學分析中，假設(shè)模型受到的作用力和輸出結(jié)果不會隨時間變化。在分析中，可以選擇多種不同的載荷，如溫度、位移、慣性力和壓力等。</p><p>在對液壓底座支架結(jié)構(gòu)進行分析時，首先需要研究其在變化或者固定的載荷影響下的結(jié)構(gòu)力學行為。
展開 基于ANSYS WORKBENCH的剛體動力學-靜力學分析[轉(zhuǎn)]
按照以往的方法，是先使用多體動力學軟件例如ADAMS進行剛體動力學分析，得到鉸鏈處的約束力，然后再在有限元軟件例如ANSYS中對感興趣的構(gòu)件劃分網(wǎng)格，并導入從ADAMS中得到的載荷，對之進行強度分析。
ANSYS15.0提供了一套完善的解決方案，使得直接在WORKBENCH中就可以完成全過程。其方法如下：
1. 從工具箱中，拖拽一個剛體動力學模板到項目示意圖中，然后按照正常步驟創(chuàng)建一個剛體動力學分析，施加力，力偶等，然后插入所需要的求解結(jié)果物體。
2. 在圖形窗口中確定感興趣的時間點。
3. 選擇某個求解結(jié)果物體，然后在右鍵菜單中選擇export motion load，并指定一個載荷文件名。
4. 在項目示意圖中，拷貝一個rigid dynamics分析系統(tǒng)。并把它用static structural分析系統(tǒng)進行取代。
5.編輯static structural分析系統(tǒng)，壓制不需要的構(gòu)件，而只留下想分析其強度剛度的構(gòu)件。
6. 把該構(gòu)件的剛度行為從rigid改變成flexible.
7. 把網(wǎng)格求解器設(shè)置從ANSYS Rigid Dynamics改成ANSYS Mechanical
8. 刪除或者壓制所有在Rigid Dynamics分析中所使用的載荷。
9.選擇static structural分支，然后在其右鍵菜單匯總選擇Insert> Motion Loads....，從而導入前面文件中的載荷。
10.刪除原有的結(jié)果物體，添加新的應力，變形等物體。
11. 求解得到此時刻構(gòu)件的變形。
展開 ANSYS Workbench輪椅靜力學仿真 ￥19.89
</p><p>5 座椅靜力學分析</p><p>5.1 靜力學仿真概述</p><p>有限元分析根據(jù)結(jié)構(gòu)受到的載荷是否隨時間變化分為靜力學分析和動力學分析。靜力學分析主要用于分析結(jié)構(gòu)在不隨時間變化的載荷作用下的響應，例如恒定的重力、壓力或其他持久作用力。這種分析假設(shè)結(jié)構(gòu)的反應是瞬間發(fā)生的，不考慮時間因素和慣性力的影響，即：</p><p><br></p><p>式中，為單元內(nèi)的位移向量；</p><p>為插值函數(shù)矩陣；</p><p>為單元內(nèi)節(jié)點的位移向量。</p><p>根據(jù)彈性力學的基本理論，單元內(nèi)的位移與應變的關(guān)系如下：</p><p><br></p><p>式中，為單元內(nèi)的應變；</p><p>為應變矩陣。</p><p>根據(jù)彈性力學方程，單元內(nèi)應變與應力的關(guān)系則為：</p><p><br></p><p>式中，為單元內(nèi)任一點應力；</p><p>為彈性矩陣；</p><p>根據(jù)虛位移原理，節(jié)點位移與其節(jié)點力的關(guān)系為：</p><p><br></p><p>式中，為單元中的節(jié)點力；</p><p>為單元中的剛度矩陣。</p><p>在施加了相應的邊界條件后，可以得到一個非奇異的剛度矩陣，進而可以求解出單元節(jié)點的力和位移，并進一步近似計算連續(xù)求解域的應力。靜力學分析能夠深入理解結(jié)構(gòu)在已知靜力載荷下的響應，包括位移、應力和應變等，通過靜力學分析，可以確定模型在外部影響下的應力、應變和形變的變化規(guī)律。在分析過程中，載荷的大小和方向是恒定的，因為在靜力學分析中，假設(shè)模型受到的作用力和輸出結(jié)果不會隨時間變化。在分析中，可以選擇多種不同的載荷，如溫度、位移、慣性力和壓力等。</p><p>在對液壓底座支架結(jié)構(gòu)進行分析時，首先需要研究其在變化或者固定的載荷影響下的結(jié)構(gòu)力學行為。
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ANSYS Workbench傳動軸優(yōu)化靜力學仿真 ￥19.89
靜力學仿真概述</p><p>有限元分析根據(jù)結(jié)構(gòu)受到的載荷是否隨時間變化分為靜力學分析和動力學分析。
靜力學 ￥9999999
[圖片]
龍門吊靜力學強度分析
近日，大連海事大學張佳寧團隊利用SAM完成了龍門吊靜力學強度分析及校核，具體操作步驟如下演示。
靜力分析-龍門吊靜力學強度分析
01. SAM 導入Nastran 模型
打開SAM 軟件，點擊File →Import →Model，導入gantry_crane2.bdf文件。
導入以后的模型如下圖1所示：
圖 1 導入模型顯示
02. SAM 靜力分析
點擊 Module，切換到 Job 模塊下，點擊 Job→Create,
圖2 創(chuàng)建Job
在 Create Job 對話框中：
* Name 默認為 Job-1
* 模型選擇 gantry_crane2
點擊 OK 完成 Job 的創(chuàng)建
圖3 完成 Job 創(chuàng)建
點擊 Job 菜單下的 Manager…按鈕，在彈出的 Job Manager 對話框中選擇剛剛創(chuàng)建的 Job 的名稱。點擊 Submit 進行計算。
圖4 提交Job進行計算
03. SAM 結(jié)果查看
在 Job Manager 對話框中選擇剛剛創(chuàng)建的 Job 的名稱。點擊 Results 進入后處理界面進行結(jié)果查看。
展開 ANSYS workbench 彈簧靜力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習彈簧三維模型的處理
2、學習靜力學分析步的建立
3、學習靜力學分析的邊界條件的施加
4、學習靜力學分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 彈簧靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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船舶快速性、水動力學分析Shipflow介紹
Shipflow是一款性能優(yōu)越的船舶流體力學分析專用軟件（數(shù)字化船模水池），適于民船和軍船的各種水動力特性研究，能夠分析波浪模式、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數(shù)。
產(chǎn)品概述
Shipflow最初由瑞典的SSPA 公司和 Chalmers 科技大學在80年代聯(lián)合研制并推出，是針對船體和潛水器流體動力學數(shù)值模擬的專用軟件。經(jīng)過20多年的發(fā)展，在全世界擁有眾多的客戶群，為船舶流體力學研究提供了可靠、便利的工具。 Shipflow 相當于數(shù)字化的船模水池，適于進行民船和軍船的各種水動力特性研究。 Shipflow 模擬可以給出波浪模式、壓力分布、速度矢量、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數(shù)。通過結(jié)合具體船型進行船舶流場特性預報，比較不同線型方案的性能優(yōu)劣，提高船舶設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期降低設(shè)計成本，發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性，加速產(chǎn)品更新?lián)Q代。
展開 船舶快速性、水動力學分析Shipflow?
Shipflow是一款性能優(yōu)越的船舶流體力學分析專用軟件（數(shù)字化船模水池），適于民船和軍船的各種水動力特性研究，能夠分析波浪模式、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數(shù)。
產(chǎn)品概述
Shipflow最初由瑞典的SSPA 公司和 Chalmers 科技大學在80年代聯(lián)合研制并推出，是針對船體和潛水器流體動力學數(shù)值模擬的專用軟件。經(jīng)過20多年的發(fā)展，在全世界擁有眾多的客戶群，為船舶流體力學研究提供了可靠、便利的工具。 Shipflow 相當于數(shù)字化的船模水池，適于進行民船和軍船的各種水動力特性研究。 Shipflow 模擬可以給出波浪模式、壓力分布、速度矢量、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數(shù)。通過結(jié)合具體船型進行船舶流場特性預報，比較不同線型方案的性能優(yōu)劣，提高船舶設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期降低設(shè)計成本，發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性，加速產(chǎn)品更新?lián)Q代。
展開 ANSYS workbench 葉片靜力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習葉片三維模型的處理
2、學習靜力學分析步的建立
3、學習靜力學分析的邊界條件的施加
4、學習靜力學分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 葉片靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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Creo結(jié)構(gòu)靜力學分析設(shè)置流程
在進行Creo仿真分析前，需注意工作目錄路徑不能含有中文；
本例基于Creo9.0軟件；
本例分析結(jié)構(gòu)在自重下的變形。
01
打開Simulate
在菜單欄選擇應用程序——仿真——Simulate。
在界面中選擇功能區(qū)的主頁——設(shè)置——切換至結(jié)構(gòu)模式。
02
設(shè)置材料
在界面中選擇功能區(qū)的主頁——材料欄，點擊"材料"進入，選擇所需要的材料（軟件有自帶的材料，包含楊氏模量、泊松比等系數(shù)）。
在界面中選擇功能區(qū)的主頁——材料分配，在屬性欄添加材料。
03
載荷/約束
在界面中選擇功能區(qū)的主頁——位移——選擇約束面及自由度。
在界面中選擇功能區(qū)的主頁——載荷——重力——分量，添加重力加速度大小和方向。
04
網(wǎng)格
精細模型——AutoGEM，可以進行網(wǎng)格相關(guān)控制，本例不展開敘述，按照默認分析。
05
求解
在界面中選擇功能區(qū)的主頁——運行——分析和研究——文件——創(chuàng)建靜態(tài)分析，右鍵求解。
彈出是否要運行交互診斷窗口
展開 ANSYS workbench 塔架靜力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習塔架三維模型的處理
2、學習靜力學分析步的建立
3、學習靜力學分析的邊界條件的施加
4、學習靜力學分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 塔架靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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六角扳手的靜力學分析
一內(nèi)六角扳手尺寸如圖所示，求受載后的Mises應力，位移分布。
材料性質(zhì)：彈性模量 E=2e9，泊松比 v = 0.3。
邊界條件：一端固定。另一端程受兩個垂直方向力 Fy = 500N 和 Fz = 100N。
啟動WELSIM
啟動WELSIM有以下兩種方法，可以任意選一種。
1.雙擊桌面WELSIM v1.0的快捷方式圖標。
2.在Windows操作系統(tǒng)中選擇：[開始]->[程序]->[WELSIM]->[WELSIM v1.0]。
啟動WELSIM后，出現(xiàn)程序的主窗口界面。在窗口的頂端位置的工具欄點擊 “New”按鈕，如果您使用的是已經(jīng)激活授權(quán)的版本，就會建立一個初始化的項目。如下圖所示，
創(chuàng)建材料
雖然系統(tǒng)自帶一個Structural steel （結(jié)構(gòu)鋼）的材料并可以直接使用。為了大家能熟悉WELSIM建立材料的過程。我們來創(chuàng)建一個材料。在窗口左上角工具欄中點擊”Add Material”按鈕，添加一個材料。右鍵點擊新加入的材料節(jié)點。雙擊材料節(jié)點，會進入到材料編輯模式。給材料添加2個屬性“Young’s Modulus”和“Poisson’s ratio”，并各自賦值 2e9 和 0.3。點擊OK按鈕結(jié)束材料定義。
網(wǎng)格劃分
WELSIM v1.0采用全自動網(wǎng)格劃分的方式。用戶可以控制網(wǎng)格密度和單元類型。這里我們設(shè)置最大單元尺寸”Maximum Size”為0.002，其他不做修改。點擊工具欄中的網(wǎng)格劃分按鈕，系統(tǒng)將會生成默認的Tet10單元網(wǎng)格。網(wǎng)格的統(tǒng)計結(jié)果和顯示如下：共生成了10322個高階四面體單元，節(jié)點數(shù)為19256。
施加邊界條件
接下來我們施加2個邊界條件， 1個Y方向100N，Z方向500N的集中力，1個螺母端的固定約束。
1) 在工具欄中點擊“Add Force”按鈕施加集中力。在屬性窗口中設(shè)置施加面和力的大小方向
展開 ANSYS workbench 水杯受壓靜力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習水杯三維模型的處理
2、學習靜力學分析步的建立
3、學習壓力載荷和邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 水杯受壓靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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