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文章來源：CAE仿真之家

本教程包含了結(jié)構(gòu)分析的相關(guān)知識要點，從網(wǎng)格劃分開始，到線性分析、非線性分析、疲勞分析等。前處理使用了ANSA(僅網(wǎng)格劃分)、HyperWorks(網(wǎng)格劃分、NASTRAN、ABQUS)、ABAQUS、nCode相關(guān)CAE分析軟件。其中針對汽車CAE結(jié)構(gòu)開發(fā)中的分析要求進(jìn)行了匯總整理，隨著時間推移其中一些分析方法有可能已更新，但還是有參考價值。

本次模擬結(jié)果表明可以通過降低歧管壁厚的方法降低因冷沖擊帶來的機(jī)械疲勞現(xiàn)象。 格物云CAE一款國產(chǎn)可控云端仿真平臺，結(jié)構(gòu)、流體、水動力仿真軟件場景化模塊化，支持多格式網(wǎng)格導(dǎo)入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應(yīng)用范圍，加速工業(yè)企業(yè)研發(fā)制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

在汽車行業(yè)，從最初的線彈性部件分析到汽車結(jié)構(gòu)中大量的非線性問題分析，到現(xiàn)在汽車疲勞壽命分析、NVH分析、碰撞模擬等，有限元科技CAE應(yīng)用項目幾乎可以涵蓋所有環(huán)節(jié)。今天和大家分享的是：汽車設(shè)計中的結(jié)構(gòu)/材料優(yōu)化分析。結(jié)構(gòu)/材料優(yōu)化優(yōu)化設(shè)計包括尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化，而表現(xiàn)在汽車設(shè)計中則有輕量化、材料節(jié)能環(huán)保、提高動力性能等。

進(jìn)一步在結(jié)構(gòu)的振動設(shè)計中，可定性分析及定量計算結(jié)構(gòu)或零件所經(jīng)受的疲勞損傷程度；在產(chǎn)品疲勞設(shè)計過程中，結(jié)合振動疲勞的理論及疲勞設(shè)計準(zhǔn)則，對提高產(chǎn)品可靠性，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計及最小重量設(shè)計都有重大的意義。 可全面了解不同結(jié)構(gòu)的振動特性與振動響應(yīng)分析。

上海交通大學(xué)固體力學(xué)專業(yè)碩士，十余年CAE行業(yè)應(yīng)用技術(shù)經(jīng)驗。有著豐富的CAE及工程實戰(zhàn)經(jīng)驗，擅長解決鋼結(jié)構(gòu)、通用機(jī)械等領(lǐng)域仿真技術(shù)難點，在結(jié)構(gòu)非線性、動力學(xué)、疲勞斷裂、復(fù)合材料等專項技術(shù)上有著豐富的使用經(jīng)驗及行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗。

在此背景下，Digimat 作為專業(yè)的復(fù)合材料多尺度分析平臺，通過整合多尺度材料 & 逆向建模、材料數(shù)據(jù)庫、工藝結(jié)果映射及結(jié)構(gòu)多尺度耦合分析、A- &B - 許用值虛擬計算等功能，為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的精確分析與優(yōu)化提供了完善解決方案。針對 CFRP 結(jié)構(gòu)的疲勞難題，Digimat 專門開發(fā)了多尺度疲勞模型，該模型可與通用 CAE 軟件深度結(jié)合，構(gòu)建起 CFRP 結(jié)構(gòu)疲勞分析的完整流程。

招聘-CAE結(jié)構(gòu)強(qiáng)度疲勞耐久方向需求CAE結(jié)構(gòu)強(qiáng)度疲勞耐久方向的工程師多名有意向的可私信，或qq：495913412非誠勿擾

圖10 結(jié)構(gòu)件母材壽命云圖 圖11 結(jié)構(gòu)件焊縫壽命云圖 小結(jié) 實際工程中，焊接結(jié)構(gòu)既有大量焊縫疲勞問題，又有母材應(yīng)力疲勞問題，因此有必要通過CAE工具快速評估具有復(fù)雜疲勞問題焊接結(jié)構(gòu)的安全性。在Ansys Workbench平臺上結(jié)合Ansys Mechanical及Ansys nCode DesignLife軟件能夠?qū)附?em>結(jié)構(gòu)方便快速地進(jìn)行疲勞分析。

2、材料和結(jié)構(gòu)評估：通過分析支座的材料特性和結(jié)構(gòu)設(shè)計，識別可能的弱點和疲勞故障源。 3、疲勞壽命預(yù)測：結(jié)合多軸疲勞模型，預(yù)測耳式支座的疲勞壽命和可能的失效模式。

結(jié)構(gòu)力學(xué)分析（靜力、動力、疲勞）- 核心算法: 有限元法，分為隱式和顯式兩種求解器。- 靜力分析: 主要使用隱式有限元法。它通過求解一個巨大的全局剛度矩陣方程 [K]{u}={F} 來計算結(jié)構(gòu)在載荷下的靜態(tài)響應(yīng)。- 動力分析: 兩種方法都用。 模態(tài)分析、諧波響應(yīng)、隨機(jī)振動等，通常使用隱式有限元法。跌落、沖擊、爆炸等高速瞬態(tài)事件，必須使用顯式有限元法。

圖15 脆性斷裂 03 結(jié)論 通過在基于結(jié)構(gòu)仿真的SALOME_MECA平臺中進(jìn)行缺陷模型的斷裂分析，得到的斷裂分析結(jié)果對部件的現(xiàn)實生產(chǎn)應(yīng)用起到積極的指導(dǎo)意義。

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圖5 樓板DKT模型03 結(jié)果分析如下圖所示，針對Nada?_B模型的驗證，在兩種不同加速度時序載荷作用下，通用結(jié)構(gòu)仿真計算的模型位移值與實驗值體現(xiàn)出非常好的一致性。尤其是最大位移量的計算上，計算值與實驗值的差異非常小。

AI技術(shù)的引入，不僅使得傳統(tǒng)的疲勞與斷裂分析方法更為高效，而且能夠自動處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如圖像、傳感器數(shù)據(jù)等，打破了傳統(tǒng)方法的限制，提升了預(yù)測的精度和應(yīng)用的廣泛性。物理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（PINN）的興起近年來，物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Physics-Informed Neural Networks, PINN）成為計算科學(xué)與人工智能交叉領(lǐng)域的前沿方向。

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.引言在實際工程應(yīng)用當(dāng)中，CAE軟件的應(yīng)用非常廣泛。本文介紹了PERA SIM Mechanical在結(jié)構(gòu)非線性分析領(lǐng)域的應(yīng)用，如需了解進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，請與安世亞太當(dāng)?shù)丶夹g(shù)人員聯(lián)系。

應(yīng)用S-N曲線方法分析海洋工程結(jié)構(gòu)物的疲勞問題是目前最為常規(guī)的計算手段和設(shè)計依據(jù)。然而工程實踐表明，疲勞破壞案例占到所有結(jié)構(gòu)破壞案例的大多數(shù)，遠(yuǎn)多于屈服和屈曲，這從側(cè)面表明S-N曲線方法可能存在一定缺陷。盡管如此，S-N曲線方法因其直觀且易于工程應(yīng)用的特點，相信今后一段時期內(nèi)仍然是海洋工程結(jié)構(gòu)物主流的計算分析方法。