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關(guān)鍵詞：有限元建模;復(fù)雜結(jié)構(gòu);二階四面體;模態(tài);1 引言大型航天裝備結(jié)構(gòu)由多個(gè)艙段連接組成，艙段包含主體結(jié)構(gòu)、蒙皮、各類安裝支架和單機(jī)，當(dāng)前隨著型號(hào)飛行樣式越來越新、飛行速度越來越高，艙段集成度也越高，結(jié)構(gòu)也愈加復(fù)雜[1]。此外由于裝備研制周期要求縮短[2]，概念設(shè)計(jì)能力需求增強(qiáng)，仿真迭代設(shè)計(jì)工作增多，因此復(fù)雜艙段結(jié)構(gòu)的快速有限元網(wǎng)格劃分技術(shù)有著廣泛的航天應(yīng)用背景。

壓電元件除了為機(jī)翼的變形提供機(jī)械能外，還增加了整體結(jié)構(gòu)的剛度，提高了承載能力。2.有限元模型建立將上述變體機(jī)翼進(jìn)行簡化，建立圖2所示的壓電復(fù)合結(jié)構(gòu)有限元模型，單位制采用m-kg-N-s。

8 復(fù)雜樓梯有限元模擬（多種鋼板梁和鋼箱梁螺旋樓梯、鋼管桁架梁樓梯） 9 井字薄膜框架結(jié)構(gòu)有限元模擬（考慮鋼板薄膜效應(yīng)的影響） 10 管桁架局部結(jié)構(gòu)及節(jié)點(diǎn)有限元分析 11 拓?fù)鋬?yōu)化 12

中車眉山車輛有限公司研發(fā)了一種載重28 t的公鐵兩用半掛車，在半掛車車架設(shè)計(jì)過程中，基于Nx Nastran有限元仿真軟件對(duì)車架鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜強(qiáng)度預(yù)測(cè)評(píng)估與結(jié)構(gòu)優(yōu)化。1 主要結(jié)構(gòu)及計(jì)算工況1.1 主要結(jié)構(gòu)公鐵兩用半掛車車架為全鋼焊接結(jié)構(gòu)，主要板材采用T700高強(qiáng)度鋼。車架主要由前端梁、牽引縱梁、邊梁、大梁組成、橫梁、前端連接裝置、后端梁等組成，如圖1所示。

表2 氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)載荷及施加方式Hyper works軟件顯示這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工劃分為121878個(gè)單元，100546個(gè)節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有限元模型如下圖2所示。圖2 氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)有限元模型2.2 工況描述（1）水平彎曲工況在中型卡車處于滿載工況下，校核卡車其前后左右各個(gè)輪胎同時(shí)著地時(shí)的整個(gè)車身骨架的剛度及強(qiáng)度，得到車身骨架的應(yīng)力變形圖。

從圖6可以看出，初始結(jié)構(gòu)錐形彈簧的垂向剛度（割線）有限元擬合結(jié)果為0. 698 kN·mm-1，試驗(yàn)結(jié)果為0. 674 kN·mm-1，誤差為3. 6%。這表明，采用擬合精度高的橡膠材料的超彈參數(shù)能有效預(yù)測(cè)錐形彈簧的垂向剛度。 針對(duì)錐形彈簧的初始結(jié)構(gòu)缺陷，本工作運(yùn)用有限元仿真分析技術(shù)，提出采用流線形橡膠型面和喇叭口式隔板的新型錐形彈簧結(jié)構(gòu)（錐形彈簧的優(yōu)化結(jié)構(gòu)）。

為了研究形狀記憶聚合物相關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀記憶過程，以往常常需要使用Fortran語言去編寫復(fù)雜繁瑣UMAT(用戶材料子程序)，現(xiàn)在本人采用了一種適合對(duì)SMP復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬的方法，該方法不需要寫umat子程序，分別利用有限元仿真軟件ABAQUS中內(nèi)置的廣義Maxwell模型和Neo-Hookean模型來描述材料的粘彈性行為和超彈性行為。

2024年7月12日，“西工大航空學(xué)院-漢航（北京）科技有限公司結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”揭牌和設(shè)備捐贈(zèng)儀式在西北工業(yè)大學(xué)友誼校區(qū)成功舉行。漢航公司聯(lián)合創(chuàng)始人李帥、西安代表處羅佳行，西工大航空學(xué)院黨委書記于輝，副院長李斌，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)與控制研究所所長楊智春等教師代表和研究生代表出席會(huì)議。揭牌和設(shè)備捐贈(zèng)儀式由李斌主持。

結(jié)構(gòu)有限元分析模塊 一、強(qiáng)度計(jì)算 首先，我們來看強(qiáng)度計(jì)算，這是結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算中，用戶最關(guān)心的問題。該問題的核心主要是獲得準(zhǔn)確的有限元計(jì)算應(yīng)力和合理的強(qiáng)度評(píng)估方法，難點(diǎn)是準(zhǔn)確的有限元計(jì)算應(yīng)力，如何獲得較為準(zhǔn)確的有限元計(jì)算應(yīng)力，這對(duì)工程師來說就是一件富有挑戰(zhàn)的事情了。在筆者看來，影響有限元計(jì)算精度的因素主要包括以下幾個(gè)方面。

基于matlab的結(jié)構(gòu)有限元分析。包括基于4節(jié)點(diǎn)四面體單元的空間塊體分析、基于4節(jié)點(diǎn)四邊形單元的矩形薄板分析、基于3節(jié)點(diǎn)三角形單元的矩形薄板分析、三梁平面框架結(jié)構(gòu)的有限元分析、四桿桁架結(jié)構(gòu)的有限元分析、基于8節(jié)點(diǎn)六面體單元的空間塊體分析。每個(gè)程序都要相應(yīng)的文檔說明。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。

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分享一個(gè)大空間結(jié)構(gòu)抗火的有限元案例，不足之處還請(qǐng)批評(píng)指教。有限元分析對(duì)象為肋環(huán)型單層網(wǎng)殼，建筑高度設(shè)為6m，建筑面積約為500m2，采用矩形鋼梁200x200x10，材料為Q345，熱工參數(shù)取自歐規(guī)。升溫曲線選擇李國強(qiáng)老師、杜詠老師的大空間建筑火災(zāi)空氣升溫經(jīng)驗(yàn)公式。 大空間火災(zāi)升溫曲線簡潔易懂，易于應(yīng)用在工程計(jì)算中。

力學(xué)概念對(duì)于有限元分析的指導(dǎo)作用 前文已述及，工程結(jié)構(gòu)有限元分析求解的問題在本質(zhì)上是力學(xué)問題。有限元分析軟件的求解器，本質(zhì)上是基于有限元方法編制的力學(xué)問題的計(jì)算程序。 既然有限元分析求解的問題都是力學(xué)問題，那么力學(xué)概念當(dāng)然可以為有限元分析的過程提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

實(shí)際上，3D建模軟件中建立的幾何模型并不一定適合有限元分析。即便對(duì)于實(shí)體結(jié)構(gòu)，也需要首先對(duì)幾何模型進(jìn)行清理、簡化、創(chuàng)建印記面等準(zhǔn)備操作，使之適合于有限元分析。對(duì)于包含梁、殼等結(jié)構(gòu)單元的模型，還涉及到對(duì)薄壁實(shí)體進(jìn)行抽中面、對(duì)細(xì)長實(shí)體抽梁等操作，形成表面體、線體等適合于劃分為殼、梁單元的幾何對(duì)象。

圖4 前端優(yōu)化過程根據(jù)原因分析所述的3～4點(diǎn)，在2根縱向大梁組成內(nèi)側(cè)增加2組組焊的異形槽鋼梁，其兩端分別與后端梁、懸架橫梁焊接連接，如圖5(b)所示，經(jīng)有限元計(jì)算，強(qiáng)度滿足鐵路運(yùn)行要求，但其與大梁太近，內(nèi)側(cè)焊縫不便于施焊，同時(shí)不便于組裝氣囊用緊固件。優(yōu)化兩側(cè)組焊的異形槽鋼梁為車架中央位置的一組工字型梁，如圖8所示，端部分別與后端梁、懸架橫梁相連，如圖5(c)所示。

通常情況下 汽車工程、船舶工程、家電、軍工、航空航天、工程機(jī)械、軌道交通 等領(lǐng)域產(chǎn)品在實(shí)際使用過程中不僅會(huì)遇到簡單靜強(qiáng)度破壞問題而且還會(huì)遇到各種更復(fù)雜的情況，如振動(dòng)、沖擊、疲勞等現(xiàn)象，控制不好往往會(huì)使零部件壽命縮短、機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生巨大噪音、影響產(chǎn)品可靠性，進(jìn)而帶來巨大安全隱患。市面上多數(shù)培訓(xùn)、教材只是針對(duì)有限元軟件基礎(chǔ)操作，缺乏實(shí)際工程應(yīng)用背景，對(duì)于解決實(shí)際工程問題幫助不大。

本文以結(jié)構(gòu)非線性模塊為例，基于PERA SIM Mechanical對(duì)耳片結(jié)構(gòu)算例進(jìn)行建模并分析，體現(xiàn)了PERA SIM Mechanical在有限元前處理、求解及后處理模塊的強(qiáng)大功能。關(guān)鍵詞：PERA SIM Mechanical；結(jié)構(gòu)非線性；結(jié)構(gòu)力學(xué)分析；工程應(yīng)用2.引言在實(shí)際工程應(yīng)用當(dāng)中，CAE軟件的應(yīng)用非常廣泛。

4 下壩體 1600 100 0.3 0 0 / 接下來，在結(jié)構(gòu)有限元分析軟件中添加有限元模型

水工弧形鋼閘門有限元ANSYS模型，附件包含完整的db文件，ansys15.0版本及以上高版本均可以打開，模型完整可以進(jìn)行各種靜力動(dòng)力計(jì)算。展示圖靜力計(jì)算結(jié)果云圖。