結構力學與動力學的案例
高級結構力學和流體動力學仿真在井控設備行業的應用價值丨免費大咖課
高級結構力學和流體動力學仿真在井控設備行業的價值
了解Wild Well Control如何利用仿真技術量化并降低風險、規劃運營及改進響應效果。
在石油與天然氣行業，實現海底泄漏、大氣擴散、火災和爆炸等井控相關潛在風險的集成，對降低整個系統的影響，提高運營效率，以及確保人員健康安全而言至關重要。不僅要在設計階段加強系統完整性風險防御，在設備或系統投入運營后的整個生命周期內同樣需要解決系統完整性風險，以防發生危險。
在本視頻中，Wild Well Control公司工程服務部總經理Alistair E. Gill博士將為您展示高級結構力學和流體動力學仿真在井控、應急響應和規劃等方面的價值。Alistair E. Gill博士舉例說明了海底泄漏、氣體擴散、輻射熱、腐蝕和熱模擬以及結構分析等領域所使用的仿真技術。
Alistair E. Gill
總經理，工程服務部, Wild Well Control公司
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以下為部分截取
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展開 力學筆記#4：結構動力學和彈性動力學運動平衡方程的異同，順便簡述拉格朗日描述和歐拉描述
之前在學習有限元過程中，在曾攀老師的《有限元分析及應用》P299看到結構動力學的運動平衡方程，其中表示位移的二階和一階導的第三、四項寫法上都是其上加一點，本質是df/dt的形式，見下圖：
有一天我翻開吳家龍老師的《彈性力學》（高教社第五版）P52，發現運動平衡方程中的速度二階導項符號用的是偏導符號，在經典的徐芝綸老師的彈性力學教材中也是偏導符號，見下圖：
作為牛角尖重度愛好者，整個人一下就不好了。^_^
另外，上圖1中的結構動力學運動平衡方程的建立也運用了微元法。當時作為初學者，其實是比較難以想象阻尼力在微元體中到底是怎樣的一種存在的，而目前結構動力學的其他教材，例如克拉夫以及Anil.K.Chopra的那本，都是直接從彈簧振子出發直接建立剛度方程，就少了引出運動平衡方程這一步了。
對于偏導符號這個問題，經過學習，大致有了些個人看法，供朋友們批判。先說結論：兩種表示符號都可以。
根據連續介質力學，大部分張量場（例如速度、加速度、應力場等）都是定義在物質點上的（黃克智P227）。這是自然存在決定的，有物質才有一切。觀察定義在物質點上的張量場隨時間的變化就是物質導。物質點的矢徑隨時間的變化就是矢徑（注意它不是一個張量）的物質導，就是速度場。
通俗來講，對于運動的“一坨”物質點，我們將其變形前的樣子叫做初始構型(initial configuration)，將其變形后的樣子叫做當前構型(current configuration)。我們人站在一個固定不動的笛卡爾直角坐標系中觀察物質的運動。物質在初始構型時，每一個物質點都有一個笛卡爾直角坐標值ζ，現在我們想象，當物質開始運動后，有一個坐標系附著在其上，跟隨其運動、變形。
展開 結構動力學，你了解多少？ 附結構動力學電子書籍下載
來源：安世亞太
在現實生活中，絕大多數物體受到的載荷并非一成不變的靜載荷，而是隨著時間、頻率等不斷發生變化的動載荷，結構動力學作為結構力學的一個分支，著重研究結構對于動載荷的響應（如位移、應力等的時間歷程），以便確定結構的承載能力和動力學特性，或為改善結構的性能提供依據。
從大橋因共振斷裂坍塌，建筑物在地震中晃動，再到飛機因不穩定的氣流而產生顛簸，結構動力學問題在我們的生活中無處不在。研究結構對于動載荷的響應不僅能避免災難性破壞的發生，更能減小結構的振動，減少噪聲，為我們的生活帶來更多的舒適和便利。
結構動力學同結構靜力學的主要區別在于，它要考慮結構因振動而產生的慣性力和阻尼力；而同剛體動力學之間的主要區別在于，要考慮結構因變形而產生的彈性力。
在外加動載荷作用下，結構會發生振動，它的任一部分或者任意取出的一個微體，將在外載荷、彈性力、慣性力和阻尼力的共同作用下處于平衡狀態，通過位移及其導數來表示這種關系就得到運動方程。運動方程的建立、求解和分析，是結構動力學理論研究的基本內容。
ANSYS Mechanical 針對結構動力學問題提供了多種分析類型，使用戶能夠確定結構對于動載荷的響應，包括模態分析、諧響應分析、響應譜分析、隨機振動分析等。
模態分析用于確定結構的振動特性，即固有頻率和振型，它們是承受動態載荷結構設計中的重要參數。同時，也可以作為其它動力學分析問題的起點，例如瞬態動力學分析、諧響應分析和譜分析，其中模態分析也是進行譜分析或模態疊加法諧響應分析，或瞬態動力學分析所必需的前期分析過程。
展開 【JY】結構動力學初步-單質點結構的瞬態動力學分析
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簡介
單質點體系振動是最為簡單的振動，通常在學習結構動力學中也是最開始學習這部分的知識和內容，這部分內容最為基礎，也非常重要。它包括單自由度體系振動分析中涉及的物理量和基本概念，而且實際運動中，許多的問題也可按單自由度體系計算，比如普通的隔震結構、多自由度在正則化坐標系下的各個自由度均為解耦的單自由度體系。單質點的動力特性在隔震設計中起到指導性的作用，因此獲取可靠準確的單質點結構分析結果十分重要，工程中最常用的3款軟件為SAP2000、OpenSees、ANSYS，文章在對理論介紹后介紹了三種軟件建模過程，起到對結構動力學學習的參考作用。
展開 
專業非線性柔性多體動力學仿真軟件
工程師快速而又容易地獲得機械設計中動力學和結構力學的精確信息是非常必要的。同時，為了確保足夠的精度，模擬軟件的求解器必須解決系統級的動力學屬性和部件級的結構柔性之間的相互依賴關系。只有非線性的結構動力學方法才可以高效地滿足這些需求。
非線性機構動力學
為了同時解決特定時域內的結構變形和三維運動動力學問題，FEDEM采用了非線性結構動力學方法。被模擬的機械裝配由使用線彈性有限單元模型描述的一個個的零件，并通過線性或非線性的連接副連結在一起。
每個部件在使用基于動態超單元形式作了相應的自由度縮減后，與有限元自由度相關的系統平衡方程被建立起來，并求解。FEDEM利用它獨創的單元形式和獨有的求解器實現模擬解決方案。這種方法體現了幾種超越傳統方法的優勢：
結構與動力學屬性之間的相互依賴性可以被自動地解決。
因為在方程系統中，應變能采用了隱式表達式，所以時間域求解器在數值上是高度穩定的。
一個單一集成的處理方法取代了傳統的兩個進程處理方法：(A)載荷發生器（來自于物理測試與/或多體動力學模擬）。(B)并行、單獨，每個部件的結構分析。
這種方法是工程實用方法，邏輯上仿效實際物理樣機
完整而高效的工作流程
機械裝配系統的結構力學、動力學的建模和評估過程是高度集成的。當對一個設計進行驗證，并且裝配中單獨零部件的有限元模型已經生成時，工程師需要按照以下合理的步驟進行：
通過導入每個有限元模型建立機械裝配，配置部件間的關系、加入連接副、彈簧、阻尼、作用力、控制系統等，指定機械系統的驅動函數。
定義并執行動力學時域模擬，FEDEM在運行時域求解器的過程中，自動地把每個單元模型縮減成超單元。這些縮減的模型可以在其他動力學事件和FEDEM模型中重復使用。
后處理和結果評定。
展開 動力學經典教材《結構動力學》王光遠譯
給大家一個電子版的下載地址：
結構動力學,R.克拉夫等著
本書是美國加利福尼亞大學(伯克利分校)研究生結構動力學課程的基本教材之一，主要介紹結構動力學基本理論和抗震結構計算理論，其主要特點是內容新穎。中文第一版所涉及的快速傅里葉分解的頻域分析概念，適用于計算機的各種新分析方法，粘滯阻尼理論的最新的計算技巧，非線性結構動力分析的方法，隨機振動理論及它們在抗震結構中的應用等，都是當時的最新成果。由于本書著重于基本原理、方法的闡述，雖然作者也舉了許多例題，但相對來說理論性較強，對相關基礎不是太好的初學者，可能覺得稍微難懂一些。但是，如果借助教師之力一旦入門之后，定會覺得從本書獲益良多。
覺著好的朋友請回帖。
展開 中國計算力學大會暨國際華人計算力學大會及近場動力學分會召開
錢令希計算力學頒獎儀式：
浙江大學鄭耀教授、大連理工大學王博教授獲獎
ICACM獎頒獎儀式（部分照片）：
廈門大學王東東教授、大連理工大學郭旭教授和香港城市大學劉錦榮教授獲獎
河海大學章青教授、北京大學劉謀斌教授獲獎
大連理工大學葉宏飛副教授、同濟大學王莉華副教授、河海大學王磊副教授等人獲獎
我國計算力學事業發展的奠基人之一、中國科學院鐘萬勰院士，國際計算力學學會主席、美國西北大學廖榮錦教授，歐洲科學院、歐洲科學與藝術院、歐洲人文與自然科學院張傳增院士等17位國內外知名計算力學專家受邀作大會報告。在68個不同專題的分會場上，一大批計算力學學者圍繞各自的研究成果及前沿進展進行了深入的交流與討論。學術報告精彩紛呈，提問踴躍，互動積極，會議現場學術氛圍濃郁。
大會邀請報告（部分照片）：
大連理工大學王博教授作受邀報告
大連理工大學鐘萬勰院士作受邀報告
美國西北大學廖榮錦教授作受邀報告
再來說說本次大會中近場動力學相關報告的情況：
本次大會中近場動力學（Peridynamics, PD）分會共有報告19場，內容涵蓋數學、物理、材料和工程等多個方面。由于內容多，無法詳細敘述，我們僅將參會報告題目和作者信息發布如下：通過以下內容，您可以進一步把握近場動力學領域最近的發展狀況。
PD-1：
1.
展開 力學所高溫氣體動力學國家重點實驗室（LHD）與大連化物所分子反應動力學國家重點實驗室（MRD）學術討
為進一步推動高溫氣體動力學領域的學科融合和交叉、促進實驗室開拓發展，8月31日LHD赴中科院大連化物所與分子反應動力學國家重點實驗室（MRD）開展學術討論。力學所黨委書記劉桂菊、學術委員會副主任姜宗林、LHD主任張新宇，大化所化學動力學研究中心主任楊學明院士、MRD主任張東輝院士等來自力學所和大化所的30余人參加討論會。會議由楊學明主持。
劉桂菊在致辭中表示，大化所、力學所各具風格和特點，相互學習和交流將可能產生重要的思想火花，促進合作的開展，LHD高度重視此次活動，針對預先溝通的四個主要問題準備研討內容主題，希望兩個國家重點實驗室進一步落實合作的切入點以及具體內容。
楊學明在致辭中向參會人員表示熱烈的歡迎，認為分子反應動力學和高溫氣體動力學關系到各自研究領域的下一步發展趨勢，期望通過交流找到學科交叉的具體合作點。
張新宇、楊學明分別介紹了LHD、化學動力學研究中心及MRD的總體情況和研究特點。本次會議共做8個專題學術報告，分別涉及化學動力學理論、高溫氣體動力學以及燃燒反應、大連相干光源、超聲速燃燒和光學測量、交叉分子束、激波管化學反應動力學、反應速率計算、高超風洞和稀薄氣體風洞等多個方面，與會成員展開熱烈討論。
會議雙方經過細致討論，決定成立工作組，在飛行器表面反應動力學、反應速率測量、風洞實驗中的光譜學和質譜學、交叉分子束動力學和重大科研平臺建設等方面開展合作。
展開 ABAQUS彈簧質量系統固有頻率求解
今天跟大家聊一聊我們在結構力學與結構動力學里面常見的一個計算公式——彈簧質量系統的固有頻率求解：
學過結構力學或者結構動力學的同學都知道我們系統的固有頻率求解，求解公式如下：
式中的f0即為固有頻率，k為系統的剛度（N/m），m為系統質量（kg）。
假定我們的模型如下所示：
那么由上我們可以計算出一個彈簧質量系統的固有頻率，如果我們的k=400N/m，m=10kg，那么通過上式可以計算得到我們的系統固有頻率為1.00658。由此建立我們的ABAQUS有限元模型如下：
1.建立一個點部件，坐標輸入（0，0，0）
2.鼠標左鍵長按1處圖標選擇通過偏移形成參考點，通過參考點RP偏移1000mm生成3處參考點
3.導入點部件進行裝配
4.在分析步模塊建立線性攝動求解類型，頻率求解分析步
5.采用Lanczos求解，頻率求解值設為1即可
6.在相互作用模塊對基準點建立參考點1，即RP-1
7.在上欄special中的彈簧模塊建立兩點之間的彈簧
8.設置彈簧剛度，在ABAQUS的mm制單位中剛度設置為0.4N/mm
9.在上欄special慣性與質量中設置RP-1的質量為0.01t
10.設置兩點的邊界條件，其中RP點6個自由度完全限制，RP-1點除圖中x方向自由度（即U1）其余自由度完全限制
11.無網格劃分操作，設置job，求解job得到結果
由上得到我們的結果，頻率為1.0066，與我們通過公式計算所得到的1.00658相差無幾，誤差很小。
以上就是我們今天關于彈簧質量系統的固有頻率求解的討論，謝謝大家！我是食詩吃詞！SSCC!
展開 BCC點陣結構梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學質量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
展開 血流動力學/生物流體力學講座
血流動力學/生物流體力學講座
汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
隨著計算機性能的不斷提高，CFD 軟件逐漸成為工程師的常用工具，在產品開發的初期就確立設計方案。今天所面臨的挑戰是如何更好地利用這些軟件，以及由誰使用。
“大約十年前，我們要說服人們相信CFD 及仿真可以帶來價值。今天，CFD 已經成為汽車行業中普遍使用的工具，應用于整個汽車開發流程的各個階段，”福特公司熱系統及空氣動力系統工程以及計算機輔助工程主管Burkhard Hupertz 博士說道。他所領導的團隊主要負責新車空氣動力學及動力總成冷卻設計的虛擬優化及驗證工作。
一項成熟的技術一旦可以帶來可靠的結果就可以得到廣泛的應用。“在車輛基本空氣動力學設計及車輛外形及底部設計優化方面所采用的方法已經非常成熟了，”他說道。因此，人們對CAE技術在開發流程中所發揮的作用的期望也發生了巨大的改變。以前，CAE 主要用來評估設計提案的可行性。“今天，由于設計參數數量的大量增加，人們希望CAE 可以幫助推進整個車輛的開發流程。”Hupertz 說道。
為了達到這個目的，福特公司正在制訂新的開發流程——如何更好地通過CFD 軟件來確定車輛設計中最重要和最有依賴性的參數。Hupertz 認為基于CAE 的實驗設計（DOE）是最佳的解決方案。DOE 可以讓工程師對大量的有關車輛造型和系統性能的設計參數的效果進行深入探索。對如何利用幾百次的測試運行有詳細規劃的優化軟件包是關鍵。此外，還有一個關鍵因素是復雜的變形工具，可以幫助設計人員知道如何對車輛造型做出改進。最后， “我們在用戶友好界面方面投入了大量精力，這樣設計人員和作圖人員就可以了解并直觀地理解空氣動力學工程師想表達的意思，”Hupertz 表示。
展開 汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
有效的空氣動力學設計對這些車輛來說就意味著冷卻系統阻力、滾動阻力、風阻（Cd）以及傳動損失的減少。“人們為提高車輛燃油經濟性絞盡腦汁，事實上是包含了所有這些領域的一個整體工作。”他說道。
在這些分析中，系統仿真和彼此的交互與獨立的空氣動力學分析相比較來說更加重要。他舉例來說，2007 年，公司重新設計了STAR-CCM+ 代碼， 其目的是為了更容易地實現對系統仿真的分析。“這才是實現最佳設計的推動因素，而不僅僅是流體力學，”Ross 解釋道。STAR-CCM+ 涵蓋機械張力、熱傳遞以及空氣聲學，此外還有其他一些物理領域。STAR-CCM+ 還有一個耦合求解器，可以解決多個物理領域的問題。
開發流程本身是一個耦合系統，包含風洞測試和CFD 仿真。“今天所有大型汽車制造商每天都針對空氣動力學進行仿真和風洞實驗，”他說道。風洞實驗采用近似模型，與仿真差不多，只不過模型不同而已。一旦原型和相關部件制作好，風洞實驗產生的結果更快。相比較來說，仿真可以進行一些通過物理方式永遠無法實現的設計測試。此外，仿真還可以對結果實現可視化， 而這些可能通過物理數據根本無法實現。“這兩種方式形成了完美的互補。”Ross 表示。
他還指出他的客戶提出需要更多的優化解決方案， 可以最大化地利用他們所做的仿真。該公司不久前收購了Red Cedar 公司，后者擁有一套產品，可以通過其專有的SHERPA 算法對設計進行優化。
在產品許可方面，考慮到一些用戶并不是一直有仿真的需求，CD-adapco 推出了Power-On-Demand 許可方式，每個案例并不限制軟件內核的使用次數。而對優化研究來說，客戶通常同時運行多個仿真任務。
展開 ansys結構分析指南（下）ansys結構動力學
ansys結構動力學
醫學流體力學血流動力學仿真模擬培訓班
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