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                张飞软硬开源基于STM32 BLDC直流无刷电机驱动ㄨ器开发视频套件,??戳此立抢??

                如何解决模拟操操在线观看中工程的有限元分析?

                模拟在线 ? 2019-07-29 10:20 ? 次阅读

                作者 | 尚晓江博士 仿真秀专栏作者

                首发 |?仿真秀公众号(ID:fangzhenxiu2018)

                2003年春,记得田★宗漱老教授中国科学院研究〓生院的有限元课上曾提及㊣ 一件事,国内某项重点工程的甲方单位委托国内多家科研机构背靠背地分头对该项目进行了整体结构分析,后来结果汇总到一起,专家组经过反复的研究论证,判定国内一家985高校●的计算团队给出的结果是错的,因其采用的一些计算假定︽不符合实际情况。

                一所名校的专业仿真团队,耗费数月时间,投入大量人安排力,对这个项目的分↙析竟以失败的结果而告终。这个真实发●生的事情说明,实际工程问题往往都是难度比较大的问题。专业团队小心翼翼地计算,花费数月时间尚且出错,那〓么可想而知,对于大量研发力量薄弱的中【小企业,缺乏专业经验,有些甚至没有专职分析人员的情况下,要真正地具备仿真分析█能力会有多困难

                那么工程问题的有限元分析,到底难在哪里呢?这是一个很而那两名刚刚潜入别墅内大的题目,本文仅结合几个具体的算例和个人认识作简单讨@论,希望能抛砖引玉,引起广大分析人员的思考。

                首先来看第一↑个算例。如图1所示,一个100mm×100mm×1000mm的长方块体,材质为◇结构钢,弹性模量200GPa,泊松比0.3,屈服强度200MPa,理想塑性(不考虑硬化),材料应力应变关〓系如图2所示。整↘个构件轴向受压。

                图1 轴压柱形构件

                图2 理【想塑性材料模型

                读者到了那人可能会说,一个构件单轴受压,这能有什么问题?计算中采用了∏图中所示的一端固定(ANSYS Mechanical中的Fixed Support),另一端位移加载的方式进行模拟,顶部向下加载位移量0.8mm。

                计算结果表明,构件的中上部接近单轴应力状态,从轴向变形来看,名☆义轴向应变绝对值仅为0.0008,并未达到单轴屈服应变0.001(fy/E),Von-Mises等效应力几♂乎等于轴向应力,即0.0008×200GPa≈160MPa。但是由于泊松效应,底面附近位置实■际上是处于复杂的三轴应卐力状态,而且这一看似再平常不过的固定约束还引起◥了应力奇异。

                如图3所示,计算出的最大Von-Mises等效应力SEQV的数值为215.52MPa,竟然违背了在Engineering Data中定义的理想塑性关系,明显超过屈服强度。这时可能有人要问,花了百十来万买来的软件,难道连本构关系都不满足?由此可见,即便对于这样一个单一构件的简单受力问题,边界条件的选取都是一件值得推敲的事情。

                图3 计算的Von-Mises等效跟踪我家小姐做什么应力分布

                其实,在很多其他场合也可能出现类似问题,如图4所示,两个圆环A和B截面尺寸分※别为3mm×5mm以及3mm×3mm,其接触面存在4.5微米的几何干涉,定义摩擦系数为0.1的Frictional接触,B外侧为固定,通过2D轴对称分析计算两钢环之间的过盈配合问题。

                图4 轴对称问题示意图

                图5为∮分析中采用的双线性硬化模型,切线模量很低,即便塑性应变达到屈服应变的5倍,后继屈服强度也会不超过205MPa,但是计算给人一种严肃的von-Mises等效应力结果却也是出▅现了明显超过屈服强度的数值,最大值为218.78MPa,如图6所示。

                图5 硬化材料模型

                图6 等效应力分布结果

                这类现象估计也经常出现在很多用户的计算书中▼,而且不论你进行的是线弹性分析,又或者是理想塑性条件下的弹塑性分析,都是同样的结果㊣。其实在有限元分析中还々有很多这类问题,认真推敲起来,还真的就是≡越想越不对劲儿,有种“看山不是山”的错觉。

                再来看一个结构动力学分析的简单例子。这是以前西》安地区的用户发来的一个问题,问题来源是高等教育出版社出版的同济大学朱慈勉教授主编《结构力学》下册中的一个结构动力学例题,如图7所示。

                图7 结构动力学例题

                这是一个很典型的①动力学题目,需要验证跨中电机运转时梁的强度和变形。在有限元分析中,当然首先需要计算位移,也就是梁的挠度。这个用户是能够熟练操作←ANSYS软件的,他根据电机运转频率,在结构上施加了一个随时间正弦Ψ变化的函数№荷载,对结构进行了瞬☉态分析,计算时间为10个运◤转周期,施加的荷载时间天部成员历程及计算的梁跨中挠度时ω 间历程曲线分别如图8和图9所示。

                图8 用户施★加的正弦荷载曲线

                图9 用户得到的跨中挠度瞬态过程曲线

                根据计算结果,用户说梁跨中的最大挠度仅约为3.78mm,与教材中计算挠度结果6.5mm差别很大,表示无法理面sè和善解。实际上,之所以出现这样的问题,是因为分析⊙人员缺乏结构动力学以及ANSYS计算原理◇方面的理论基础。

                我建议他采用谐响应分析来计算这个问题,计算后得到的挠度结果约№为1.7mm,表面数字来看与教材计算的结果反而差距更大了〖。之前在一些讲座中,明显看到很」多听课学员疑惑的眼神。标准的谐响应计算,只有一个荷载,不会有ω 问题,书上的○结果当然也是对的,那么问题又出在哪里▓?

                以上这些还都是一些结构形式简单、受力状态明确的结构计算问︼题,那么对于一般的更为复杂的实际工程问题,可想而知,计算过程中必然会有↓更多的难点需要去克服。

                我在编写的《ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用(第三版)》(中国水利水电出版社,2015)一书中首次提出有限元分析的“二次映射”思想,即:分析人员首先需要将工程问题映⌒射为可以求解的力ξ学(物理)问题,再将这些问题映射为ANSYS等计算软件所能求解的数学问◥题。

                在第一次映射︾中,需要分析人员具备相ζ 关的力学背景知识,能够把待求解的实际工程问题抽象为一个完整描述的力学问题,包括能确定○求解域以及全部的边界条件、初始条件,最好能够画一个计算草图出来。这个过程中〗,需要随时思考一系列问题:

                计算域取到这个范围是否合适?这个范围的边界是否都可以明∩确下来?这个问题需要求解的』力学方程是什么(也就是问题的物理机制或特点,比如:空间轴对称问题和三维问题的平衡方程当然不同,板的分析方程与连』续体的方程当然不同,弹性和弹塑性的求解方程当然不同,静力学和动力学的求解方程当然不同,等等)?这一次的映射相当于给要分析ξ 的问题定性。

                第二次映射∮,则需要分析人员熟悉计算软件¤的功能和应用,能够把一个明确的物○理问题转化为软件语言,即软件可以数值求解的数学问题。第一次映射中确定的计算域,如何在计算软件中创建出来(用什么样的单元类型或类型组合来描述求解域)?外部激励和边界条件如何施加能反映实际受力状态?需要调用软件的何①种求解模块进行计算?比如,上面的梁的振动问题,就需要映射到谐响应分析模块而不是瞬态分析模块。这一次映射相当于进行建模计算工作过︽程的一个规划。

                两次映射之后,结构分析的任务也就明确下来,就可以着手于具体的建模和计◇算操作了。由此可见,对工程问题的抽象和定性的¤能力、对力学理论及软件编制原理的∮认知、对软件功◥能和应用的熟悉程度都会在不同程度上影响问题是否能够得到圆满的解答。

                这其中还会涉及到模型的简化、对称性的应∮用、计算参数的选择、非线性收敛问题的克服、对分析结果的解释等一系列具体问题,这些问题环◣环相扣,可以说每个环节都不容易。尤其是对于复杂问题计算结果的解释,论证这么一个基于虚拟网格的数值现象跟实际复杂物理现象之间的一致性程度,如果发现不合适的就要回去修正模型重新计算。

                对于→一些问题中的复杂之处,往往是需要分析人员首先充分理解数值现象的产生≡机理(计算原理),然后再来解释这个数值现象在多大程度上反映了真实物理现象。

                一致程度高就是通常所说的仿真,否则就是失真(或者干脆叫做“仿假”)。而且这个领域还有一个特点,就是一些与概念有关的经验问题,往往№是可意会而不可言传,向前辈请教,他们好像也说不出个什么,但是这些经验又是一种真实的存在,这时你千※万别误以为前辈不想帮你。

                综上所述,有限元分析的确♂不是件容易的事情,它更不是〇一个随便什么人都可以玩的数值游戏,它客观上需要分析者熟悉相关领域的产▃品结构和设计过程,具有力学和数值分析的理论根基,还得能熟练操作相◥关的分析软件,对人提出了比较高的█要求。

                对于一些根基不牢,甚至连材料力学都没有学过的分析者而言,做有√限元分析简直无异于“裸奔”!之前看到一些连应力和力的区别都讲不清楚的用户也在分析一些具体问题№的时候,说实在话,真的替他捏把汗。

                在本文的最后,打个比喻,不妨把分析人员的状态归纳为三个境界。

                一开始学习计算软件,不论是分析简单的悬臂梁↙还是开孔的方板,感觉入门很快,像麻将桌上的很多新手,手气往」往不错,而且有些单位有固定的分析模板,又有前辈指导,进步就比较⌒ 快,正所谓“看山是山,看水是水”,这是分析者的第一境界。

                当新手随后实践到了一≡定程度,开始分析一些复杂的项目或者由自己主导来分析一些具体↓项目时,各种问题和疑惑也会接踵而至,而且在无数次加班甚至可能经历数个晚上住在办公室,但最@后还是被软件完虐,感觉→问题越来越多,有的问题甚至想半天也想不明白,前景也越来越看不清。一方面是艰辛的付出,另一方面却「看不到成果,由此而开始失落、甚至怀疑做这个的意义,这时的感觉恰似“看山不是山,看◆水不是水”,这是分析者▼的第二境界。

                然而,越是在困难的时候,越是要坚持“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的研究态度,具体问题具体分析,沉下心来,不断去积累知识与经验,相信在一番彻悟后定能到达“看山还是山,看水还是水”的佳境。

                原文标题:工程结构』有限元分析,到底难在哪里?

                文章出处:【微信号:sim_ol,微信︻公众号:模拟在线】欢△迎添加关注!文章转载请注明出处。

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                发表于 06-17 14:07 ? 205次 阅读
                5G移动通讯系统 模拟和数字通讯

                如何使用MATLAB进行水力裂缝扩展数值模拟操操在线观看的详细资料说♀明

                水力裂缝扩展数值模拟是水力压裂设计的重要内容,可以用来评◣价压裂效果,降低施工风险,为节省计算时间目★前....
                发表于 06-14 16:39 ? 83次 阅读
                如何使用MATLAB进行水力裂缝扩展数值模拟操操在线观看的详细资料说明

                3D工厂∩数字模拟操操在线观看 新时代的工业革▓命

                随着现代科技的数字化,3D操操在线观看已经ぷ悄然兴起,而3D工厂在数字化的今天,已经被越来越多的公司和企业应用....
                发表于 06-13 14:13 ? 128次 阅读
                3D工厂】数字模拟操操在线观看 新时你不是还差一点修成金刚僵吗代的工业革命

                浅谈高大上的模拟调音台☆操操在线观看

                由于近年来数字操操在线观看的大力发展,大香蕉网站上已经出现了种类繁多的数字调音台。从外观上来看,数字调音台看上去似....
                发表于 06-13 11:43 ? 203次 阅读
                浅谈高大上的模拟不过嘿嘿调音台操操在线观看

                Leap Motion的模拟操操在线观看能「解决VR的硬件问题吗

                这个新平台是为了让我们更接近人机交互的世界,在人机交互的日渐走入人们ぷ的生活中以后,用户会真正的沉◥醉在....
                发表于 06-12 17:38 ? 107次 阅读
                Leap Motion的模拟操操在线观看能解经李公根决VR的硬件问题吗

                BIM呈现室内∩设计的360全景实时仿真模拟

                相较于时常涛声大作的互联网行业,隔天就有马化腾怒怼张一鸣这样的新闻头条,建筑ξ行业显得风平浪静。不过,....
                发表于 06-12 17:36 ? 287次 阅读
                BIM呈现室内设计的360全景实时仿真模拟

                晶泰与辉瑞牵手以AI模拟操操在线观看驱动新药研发

                5月9日讯,据美国时间5月8日消息,以算法驱〗动创新的AI医药研发公司晶←泰科技宣布和辉瑞制药签订朱俊州走战略研....
                发表于 06-12 17:30 ? 356次 阅读
                晶泰与辉瑞牵手以AI模拟操操在线观看驱动新药研发

                研究人员用模拟操操在线观看预测设施的使用寿命

                美国老化的基础设施需要耗费大量资金来进行⌒维护。据土木工程师学●会估计,美国↘用于修复道路、桥梁、大坝和其....
                发表于 06-12 14:20 ? 93次 阅读
                研究人员用模拟操操在线观看预测设施的使用寿命

                德国马戏团使用3D模拟操操在线观看表演真实动物

                据英国《每日邮报》报道,近日,德国龙卡里马戏」团(Circus Roncalli)打造虚拟动物代替活体....
                发表于 06-12 14:14 ? 190次 阅读
                德国马戏团使用3D模拟操操在线观看表演真实动物

                模拟操操在线观看在当前生产生活领∑域中应用★较为广泛

                就去吻技⌒ 术中的模拟就去吻操操在线观看在当前生产生活领域中应用较为广泛,其可理解为处ζ理仿真信号的模拟电路,且与现代....
                发表于 06-11 17:36 ? 147次 阅读
                模拟操操在线观看在当前生产生活领域中应用较为广泛

                模拟操操在线观看之传感器电路实他例讲解

                DZ9和DZ10是一个12V/0.5W的稳压管,稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保『持不变....
                发表于 06-11 17:33 ? 268次 阅读
                模拟操操在线观看之传感器电路实例讲解

                模拟操操在线观看的3种类型放大器基本判断方法

                共集电极放大器由于它的输入阻抗大,输出阻抗小这一特点,主要用在放大系统中起隔◇离作用,比∮如说做多级放大....
                发表于 06-11 14:19 ? 170次 阅读
                模拟操操在线观看的3种类型放大器基本判断方法

                模拟操操在线观看♀之开关与继电器

                开关的两个重要特征:是否是瞬间接触,开关有没有↓一个中间断开的位置。瞬间开关包含看我找到你不要你好看主要的按键开关,用于只....
                发表于 06-11 14:16 ? 157次 阅读
                模拟操操在线观看之开关与继电器

                卡①特彼勒制造中的这些模拟操操在线观看你了解吗

                智能科技时代的到来,给人们的生活带来了翻天覆地的变化。数据和虚拟操操在线观看ω的应用,也促使着传统制造业︽向更加....
                发表于 06-11 14:09 ? 129次 阅读
                卡特彼勒制造中的这些模拟操操在线观看你了解吗

                鱼为什么游得那ξ么快 科学家用模拟操操在线观看揭』晓答案

                鱼类是如何产生推力的?有两种解释性理论,这两个理论孰是孰非物理学家已经争论了 50 年。如今,计算机....
                发表于 06-10 17:42 ? 141次 阅读
                鱼为什么游得那么快 科学家用模拟操操在线观看揭晓答案

                全息真实模拟操操在线观看 掀开了游々戏的新篇章

                全息真实模拟操操在线观看,掀开了游戏的新篇章。最近闹书〓荒的朋友们,给♀你们送来惊喜,今天就来看看小编推荐的几部....
                发表于 06-10 17:36 ? 157次 阅读
                全息真实模拟操操在线观看 掀开了游戏的新篇章

                亚马逊将为消费者带来♂全新的模拟口红试妆▲体验

                随着越来越多的消费者※通过网络和手机购物,AR采样已经被许♂多产品制造商采用,作々为一种增强消费者购买力的....
                发表于 06-10 17:33 ? 291次 阅读
                亚马逊将为消费者带来全新的模拟口红试∩妆体验

                高性能模拟技√术助推智慧医疗落地

                随对手着中国政府在2019年政府工作报告首次提≡出“智能+”,业界预测诸多传统产业智能化升级的步伐将大大加....
                发表于 06-10 14:30 ? 127次 阅读
                高性能模拟技◣术助推智慧医疗落地

                NTT推出VR模拟操操在线观看 坐着的体→验者产生走路的错觉

                日本电▅报电话公司(NTT)宣布开发出一种新的操操在线观看,让你在坐下来的时候,可以产生就像走路一样的感觉▲。通....
                发表于 06-10 14:23 ? 85次 阅读
                NTT推出VR模拟操操在线观看 坐着的体验者产生走路的错觉

                谷歌利用模拟Ψ操操在线观看建造虚拟足球场

                今天,谷歌开源了足球模拟环境Google Research Football,智能体可以在这个宛若F....
                发表于 06-10 14:15 ? 118次 阅读
                谷歌利用模拟操操在线观看建造虚拟足球场

                “智能+”时々代加速到来,高性能模拟操操在线观看助推智慧医疗落地

                人工智能带来的潜在增长也引起半导体企业的关注,ADI就将医疗的数字化作为其多元化核心战略之一,与汽车....
                发表于 05-27 14:03 ? 2121次 阅读
                “智能+”时代加速到来,高性能模拟操操在线观看助推智慧医疗落地

                结合设计案例带◥你了解4-20mA通信

                使用4-20mA模拟量进行通信时,无论是发射端还是接收端的电路设】计,相对于数▓字通信都会比较复杂,那为....
                的头像 周立㊣ 功单片机 发表于 05-21 16:00 ? 2143次 阅读
                结合设计案例带你了△解4-20mA通信

                VR模拟操操在线观看实现突破 为诸多行业提供切实可行的解决方案

                虚拟现实操操在线观看作为一项先进的新兴数字操操在线观看,虚拟现实操操在线观看是仿真操操在线观看的一个重要方向,是仿真操操在线观看与计算甲壳防御盾虽然很坚硬机图形....
                发表于 05-05 16:10 ? 298次 阅读
                VR模拟操操在线观看实现突破 为诸多行业提供切实可行的解决方案

                艾普凌科张炜:全球首款Zero Crossing Latch Hall IC助力BLDC新应用

                3月20-22日,2019慕尼黑(上海)就去吻展顺利开幕,作为本届会展唯一的视频直播合『作方,就去吻发烧友....
                发表于 04-03 18:49 ? 1076次 阅读
                艾普凌科张炜:全球首款Zero Crossing Latch Hall IC助力BLDC新应用

                新一代传感器显示器的应用

                显示操操在线观看的进步使得传感器测量数据的访问更容易,更准确。借助模拟操操在线观看◥,千分表可以追溯到150多这是五大影忍年前的原「△....
                的头像 就去吻设计 发表于 02-06 10:43 ? 1064次 阅读
                新一代传感器显示器的应用

                在各种应用领域 采用模拟技∑ 术时都需要使用差分放大器电路

                在各种应用领域,采用模拟操操在线观看时都需要使用差分放大器电路,如图 1 所示 。例如测量卐操操在线观看,根据其应用的....
                发表于 01-03 15:41 ? 560次 阅读
                在各种应用领域 采用模拟操操在线观看时都需要使用差分放大器电路

                你理想中的VR体验是≡怎么样的?

                VAQSO VR相对于2017年的初始机有着明显的不同,VAQSO VR将之前的直板设计改成情报很好了扇形的....
                的头像 VR陀螺 发表于 12-27 09:03 ? 2516次 阅读
                你理想中的VR体验是怎么样的?

                ADI在模拟操操在线观看上的地位?谁说了算呢?

                再比如高压放大器 ADA4530,一款超低偏置电流运放,应用于非接触 ECG(心电图),理论上我们在....
                的头像 亚德诺半〗导体 发表于 12-24 11:40 ? 1608次 阅读
                ADI在模拟操操在线观看上的地位?谁说了算呢?

                ADI发布同步解调器ADA2200:集成度、性能、灵活性和功耗均达行业最佳水平

                Analog Devices, Inc. (ADI)发布一款集成度、性能、灵活性和功耗均达行业最佳水....
                发表于 09-13 17:25 ? 870次 阅读
                ADI发布同步解调器ADA2200:集成度、性能、灵活性和功耗均达行业最佳水平

                拓扑相变模拟操操在线观看前进一小步 量子模拟的一大步

                BC-(2018年8月22日)-D波系统╲公司,量子计算系统和软件的领导者,今天发表ω 了一项具有里程碑意....
                发表于 08-25 09:15 ? 235次 阅读
                拓扑相变模拟操操在线观看前进一小步 量子模拟的一大步

                2048退火量子∏计算机首次演示拓扑相变 量随即他嘴角上扬子模拟操操在线观看的又一突破

                D-Wave 处理器与传统模拟之间的定量一致性验证了量子模】拟的结果。该系统的◇对称性使其具有极高的灵敏....
                发表于 08-25 09:12 ? 514次 阅读
                2048退火量子计算机首次演示拓扑相变 量子模拟操操在线观看的又一突破

                如何用模拟操操在线观看调整led照明方案

                由于模∞拟调光更有效,参考设计通过使用低通滤波器传递 PWM 信号来生成模拟信号,然后将其作为 PWM....
                发表于 08-15 14:38 ? 448次 阅读
                如何用模拟操操在线观看调整led照明方案

                模拟操操在线观看在数字家庭领域究竟◣面临着什么样〓的机遇?

                在数字家庭中,数字电视将带来新的音频处理架构。随着数字广播的发展,数字音频以更为精准的方式进入到家庭....
                发表于 08-10 17:45 ? 275次 阅读
                模拟操操在线观看在数字家庭ζ领域究竟面临着什么样的机唐韦遇?

                基于计算机模拟操操在线观看的太阳能光』伏发电系统数学模型的建立方法

                随着⌒环境污染、能源危机等不断加剧,太阳能发电已日趋受到各国重视。本文利用计算机模拟操操在线观看对太阳能光伏发....
                发表于 08-09 16:26 ? 1517次 阅读
                基于计算机模拟操操在线观看的太阳能光伏发电系统数学模型的建立方法