SOLIDWORKS Simulation 中的非线性动态分析

文章来源：SOLIDWORKS代理商-卓盛信息

什么是非线性分析？

最常见的强度分析类型，即线性分析，需要引入许多假设：从根据胡克构造模型的材料工作出发，通过假设小位移（与结构尺寸相比较小），不变的联系方式。由于物理的复杂性控制着技术中许多现象的进程，因此自然需要考虑所谓的非线性。购买SOLIDWORKS

材料非线性、几何非线性、接触非线性

考虑到第一组，我们可以对更广泛的材料组进行建模：从非线性弹性开始，通过塑性模型，到超弹性、粘弹性和“记忆”材料模型（镍钛诺）。

第二组允许我们放弃关于小位移的假设；使用有限元方法进行非线性计算的处理器将增量负载应用于模型计算。因此，第二步中的力可以作用在与第一步中相同的力不同的臂上。

第三组非线性通常是最难实现的。它对应于非接触组件（或同一零件内的几何形状）在模拟过程中首先相互接触的情况（反之亦然）。这种变化不可避免地会导致结构的刚度矩阵或作用力（作用力和反作用力）发生变化。SOLIDWORKS官网

SOLIDWORKS Simulation 允许您在非线性仿真选项中包含所有三种类型的组。该程序允许用户在熟悉的 SOLIDWORKS 软件界面中对仿真进行出色的控制：定义随时间变化的载荷曲线、选择积分步骤、积分方法和迭代方法本身和许多其他。我们还可以使用高级处理器工具，例如处理奇点的设置。

静态分析还是动态分析？

非线性分析本身可以分为静态分析和动态分析。两者之间的主要区别在于处理惯性效应的方式。在静态分析中，它们可以忽略不计 - 因此这是一种用于相对“慢”现象的分析类型。如果所研究的问题正在快速变化（例如下面描述的碰撞或弹弓），则有必要考虑惯性效应。选择哪种类型的分析取决于分析工程师 - 但请记住，不合理地包含惯性效应会延长模拟时间。

危险的童年玩具

弹弓的操作是基于先前拉伸的超弹性部件（橡胶）的变形的突然变化，以便投掷弹丸。枪声本身只持续几分之一秒，因此无疑是一种快速变化的现象。此外，为了增强惯性效应，橡胶的密度被人为增加到约 27,700 kg/m^3 的（完全不现实的）密度水平（比钢高三倍以上！）。

模型的准备工作首先要拆除将橡胶带固定在弹弓上的钢夹。为了以简化的方式对组件之间的连接进行建模，决定使用粘合接触。橡胶部件之间的连接也以类似方式粘合。此外，下墙也得到了加固。

力与时间图由四个线性段定义。特别值得注意的是与释放子弹手柄相对应的突然跳跃 - 由于它仅持续 0.01 秒，因此应该通过以足够小的步长执行数值积分来正确指示程序，以捕获突然的变化，同时确保解决方案的收敛。正版SOLIDWORKS

仿真允许您定性验证装配体的行为。但需要强调的是，虚拟测试是在质量较差的粗粒度网格上进行的（进行这种离散化的原因是为了缩短求解器的运行时间）。这使得无法获得（特别是）应力的可靠值。江苏SOLIDWORKS

无限制？

SOLIDWORKS Simulation 是一种解决方案，可对大量问题进行优化和强度验证（从线性静力学开始，经过热力学、屈曲，再到频域、动力学和疲劳中的复杂问题。但是，与任何分析工具一样，它有其局限性，在非线性分析的情况下，可能会出现以下内容的消息：

“步骤 > 1 中解决方案失败的原因：
解决方案可能处于屈曲点 [...] 这是解决方案的结尾”？

这意味着处理器已经达到了所谓的“屈曲的第一步”——即结构失去了稳定性，正在进入后临界模式（分叉）。在这种情况下，可以在基于市场公认的先进ABAQUS处理器的3DEXPERIENCE数字平台上继续计算。

一如以往，谢谢阅读，快乐阳光！——SOLIDWORKS代理商（SOLIDWORKS 2024）