结构力学模块

固体力学

固体力学建模选项包括全三维、二维（平面应力、平面应变和广义平面应变）、二维轴对称、一维（横向平面应力或平面应变）以及一维轴对称，并提供最通用的方法来分析内置了与大量物理领域的多物理场耦合的固体结构。我们提供了多种材料模型来准确描述固体力学问题，您还可以通过基于方程的建模轻松扩展这些特征。通过使用常数、随空间变化的表达式、各向异性表达式或非线性表达式、查找表或上述各项的组合，您可以自行定义材料属性；此外，还可以根据用户定义表达式来激活和停用单元。此外，还可以将材料模型指派给内部或外部表面。这可用于模拟胶层、垫圈、断裂区域或包层。

壳和膜

在处理薄结构时，使用壳（三维、二维轴对称）和板（二维）单元可以提高建模效率，其中涉及的公式可用于分析厚壳建模所需的横向剪切变形。您可以指定与所选表面垂直的方向的偏移量，从而简化使用全三维几何表示进行的建模过程。壳单元分析的结果可以显示为完整的实体表示。

薄膜和纤维织物等非常薄的结构需要使用不含抗弯刚度的公式，这可以在膜 接口中实现，其中三维或二维轴对称曲面应力单元用于计算面内和面外位移，包括褶皱效应。在研究这类结构时，普遍的做法是从预应力状态开始进行分析。

弹性波

为弹性波在各向同性、正交各向异性、各向异性和压电体中的传播进行建模，适用于单物理场或多物理场应用，例如振动控制、无损检测（NDT）或机械反馈。应用领域涉及微观力学问题到地震波的传播，有着广泛的适用范围。

固体力学 接口使用完整的结构动力学公式，可以分析固体中的剪切波和压力波效应，还可用于分析弹性波。机械端口条件可用于激发和吸收波导结构中的传播模式，并计算组件的散射矩阵。吸收边界条件和完美匹配层（PML）能够有效地模拟无界域。

弹性波，时域显式 接口专用于求解瞬态线弹性波在包含多个波长的大型域中的传播问题，它采用高阶 dG-FEM 时域显式方法，支持多物理场，并能无缝耦合到流体域。

材料模型

“结构力学模块”提供线弹性、黏弹性和压电材料模型，而且您也可以通过添加非线性结构材料模块或岩土力学模块来使用各种非线性材料模型，包括超弹性和弹塑性模型。

此外，您还可以通过多种方式来扩展现有的材料模型，也可以创建您自己的材料模型。在材料属性的输入框中可以直接输入与其他物理场接口中的应力、应变、空间坐标、时间或场相关的表达式。在频域分析中，您可以输入复值表达式，例如，可以添加定制的微分方程以提供非弹性应变贡献。

材料模型可以包含热膨胀、吸湿膨胀、预应力和预应变，以及多种类型的阻尼。材料属性可以是各向同性、正交各向异性或完全各向异性。您可以通过提供用 C 编程语言编写的外部函数来包含自己的材料模型。

载荷与约束

“结构力学模块”提供许多不同的载荷与约束选项，有助于实现高保真建模。定义域、边界和边上的分布载荷、随动载荷和移动载荷。指定总力，包括重力或附加质量，还包括带有离心力、科里奥利力和欧拉力的旋转坐标系。

为了约束模型，我们提供了弹簧和阻尼器，以及指定的位移、速度和加速度。周期性边界条件、低反射边界、完美匹配层（PML）和无限元有助于减小模型尺寸，从而实现高效建模。

动力学和振动

“结构力学模块”支持瞬态和频率响应分析。频率响应分析包含特征频率、阻尼特征频率和频率扫描分析。此外，该模块还提供专门的研究类型用于随机振动和响应谱分析。通过随机振动分析，您可以根据功率谱密度（PSD）与频率的函数关系进行输入，包括不相关和完全相关的载荷。塔上的风载荷就是一个典型的例子。人们常使用响应谱分析作为确定对地震和冲击等短期不确定性事件的结构响应的有效方法。部件模态综合法（CMS）也称为动态子结构，其中使用 Craig–Bampton 方法将线性部件简化为计算效率较高的降阶模型。这些部件随后可用于动态或静态分析，从而减少计算时间并提高内存使用率。

梁、管、桁架和线缆

本模块提供了专门的单元类型来模拟梁，通过它们的横截面属性进行描述。其中的内置公式可用于计算细长梁（Euler-Bernoulli 理论）和厚梁（铁木辛柯理论）。通过预定义的耦合，您可以将梁与其他单元类型混合使用，研究梁对实体和壳结构的加强作用。此外，还提供了常见的横截面类型库，以及对一般横截面进行建模的功能。

不仅如此，您还可以使用“结构力学模块”对只能承受轴向力（桁架和线缆）的细长结构进行建模，这些单元还可用于模拟加强筋。

管的结构分析与梁的结构分析类似，但增加了通常对管中的应力有显著影响的内压。此外，温度梯度通常出现在管壁上，而不是整个管段。借助管道流模块，您可以直接从管道流和热分析的结果中获取来自内压和曳力的载荷。

接触和摩擦

在机械仿真中，经常发生物体相互接触的情况。我们可以通过静态和动态分析来研究接触建模，并且接触物体可以具有任意大的相对位移。此外，还可以模拟摩擦（黏附和滑动）的影响。

接触分析功能还可以指定接触物体之间的黏附和剥离，并模拟物体彼此相对滑动时由磨损引起的材料去除。

断裂力学

本模块支持多种不同的裂纹建模方法。裂纹可以无限细，既可以由单个边界表示，也可以由几何中的不相交曲面表示。一个裂纹可以有任意数量的分支和相应的裂纹前沿。

J 积分和应力强度因子可以在二维和三维中进行计算。不仅如此，您还可以指定裂纹面上的载荷。

通过添加非线性结构材料模块或岩土力学模块，您可以根据各种准则对脆性材料的损伤和开裂进行建模。

工程特征

在“结构力学模块”中，您将发现一些结构工程特征，它们可以帮助您更快地创建现实世界的模型。这些特征包含边界条件，比如用于模拟刚性区域和运动约束的刚性连接件、带预紧力的螺栓、用于分析压力容器的应力线性化，等等。

• 刚性连接件

• 刚性域

• 自动处理从 NASTRAN® 导入的 RBE2 单元

• 螺栓预紧力

• 螺栓螺纹接触建模

• 应力线性化

• 焊接评估

• 安全系数表达式

• 计算实体切口中的截面力

• 载荷工况

• 载荷工况叠加

• 计算有效材料属性

• 使用代表性体积元（RVE）