結(jié)構(gòu)分析是計(jì)算被分析結(jié)構(gòu)受到荷載時(shí)變化的物理量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評估和分析的一系列過程。

計(jì)算的物理量包括變形、內(nèi)力（應(yīng)力）、熱量和振動(dòng)頻率。結(jié)構(gòu)分析的目的是通過在實(shí)際創(chuàng)建想要的結(jié)構(gòu)或?qū)ο笾邦A(yù)測結(jié)果來降低失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

它還為您提供了一些有關(guān)如何更好地構(gòu)建它的提示。結(jié)構(gòu)分析還可以預(yù)測難以測試的大型結(jié)構(gòu)的結(jié)果。

結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用程序

經(jīng)常使用結(jié)構(gòu)分析的領(lǐng)域包括汽車開發(fā)和生產(chǎn)、建筑和土木工程、金屬加工生產(chǎn)研究以及橡膠產(chǎn)品開發(fā)。

1. 汽車

結(jié)構(gòu)分析是當(dāng)前汽車開發(fā)中不可少的一項(xiàng)技術(shù)。許多部件都采用結(jié)構(gòu)分析來提高駕駛性能、確保安全、節(jié)省能源并降低成本。

2. 建筑與土木工程

在建筑和土木工程領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)分析用于設(shè)計(jì)各種建筑物的強(qiáng)度、抗震性、抗風(fēng)性和防火性。在建筑領(lǐng)域，幾乎不可能像使用機(jī)械零件那樣制作原型。必須充分利用結(jié)構(gòu)分析。

3.金屬加工

金屬加工包括塑性加工和壓力加工。過去，高難度產(chǎn)品都是依靠老手的經(jīng)驗(yàn)制作的。如今，結(jié)構(gòu)分析的有效運(yùn)用使得技能的傳承和更先進(jìn)產(chǎn)品的制造成為可能。

4.橡膠制品

橡膠制品在受到負(fù)荷時(shí)會發(fā)生劇烈變形，并且在變形過程中會與其他產(chǎn)品接觸。在結(jié)構(gòu)分析中，經(jīng)常使用非線性分析。

結(jié)構(gòu)分析原理

結(jié)構(gòu)分析涉及繪制分析對象、剖分網(wǎng)格、建模、輸入物理量、分析、輸出等步驟。

1.繪制要測量的對象

利用CAD等軟件繪制分析目標(biāo)。我們主要使用 3D CAD。如果您使用 CAD，我們建議您檢查 CAD 文件格式是否與您使用的結(jié)構(gòu)分析軟件兼容。

2. 切割網(wǎng)格

分析目標(biāo)被分解成稱為網(wǎng)格的格子。必須小心，因?yàn)檫@種分解的準(zhǔn)確性會影響計(jì)算的準(zhǔn)確性和速度。

3.建模

對分析對象進(jìn)行建模。通常將每個(gè)網(wǎng)格的邊界表面視為彈簧。

4. 輸入物理量

輸入要分析物體的楊氏模量、比熱、膨脹系數(shù)、密度等。這個(gè)物理量是事先通過實(shí)驗(yàn)或者其他方法測得的。

5. 分析

分析有多種類型。靜態(tài)分析有基于胡克定律f=kx的分析，動(dòng)態(tài)分析有基于牛頓運(yùn)動(dòng)方程F=ma的分析。

動(dòng)態(tài)分析涉及時(shí)間的概念，可以分為相對簡單的隱式方法和求解復(fù)雜的聯(lián)立線性方程的顯式方法。

6.輸出

大多數(shù)結(jié)構(gòu)分析軟件允許您將分析結(jié)果可視化。通過可視化結(jié)構(gòu)，您可以發(fā)現(xiàn)被分析物體的位移和力集中的位置。

結(jié)構(gòu)分析的類型

結(jié)構(gòu)分析有很多種類型。最常見的有以下幾種：

1.靜態(tài)分析

靜態(tài)分析計(jì)算力作用于結(jié)構(gòu)時(shí)的變形和應(yīng)力。這將為您提供有關(guān)如何創(chuàng)建適合零件用途的形狀的提示。

2. 特征值分析

特征值分析計(jì)算一個(gè)對象的特征值。特征值是發(fā)生共振的頻率，可以確定特征值越高，發(fā)生共振的可能性就越小。

對于精密設(shè)備支架，由于振動(dòng)會影響其功能，因此我們進(jìn)行特征值分析，并確定大化特征值的形狀。

3.傳熱分析

熱傳遞分析計(jì)算熱量在物體內(nèi)如何分布。例如，通過計(jì)算加熱板上的溫度分布，可以預(yù)測溫度均勻性，從而無需制造零件就能實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)。