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结构分析

Altair OptiStruct 是一款得到行业认可的现代结构分析求解器,可为如动力总成系统耐久性评估等结构评估和优化提供线性和非线性的结构和热分析。

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OptiStruct 是一款用于处理线性和非线性结构分析和热分析的高效求解器。其底层算法可以用最短的时间为工程师提供准确的结果。应用领域包括强度和硬度评估,耐久性、热接触和压力分析。非线性功能包括接触、螺栓预紧、垫圈单元、伴生力作用下的超弹性材料大变形。
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“Altair 近年来发布的所有产品均为我们工程设计流程的提速做出了贡献。”

–Dr.-Ing Alois Starlinger

结构部门主管

Stadler Rail


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动力总成系统耐久性 大位移接触分析 超弹性材料 全局 - 局部分析(缩放) 预紧力分析 温度分析
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线性静态分析

OptiStruct 是用于线性结构分析的全功能求解器。它支持单点 (SPC) 和多点 (MPC) 限制边界条件以及刚性单元和刚性体。变换坐标系统基极或基础系统或者两者可以通过简单的网格位置定义进行定义。

载荷可以分布在壳体和固体的表面,及沿着梁单元的长度分布。此外,可以使用附加位移和惯性释放载荷。热载荷包括对流和热生成。

OpitStruct 支持整套的单元,包括:固体、壳体、梁、杆、套管、点焊、滚焊、接头、点质量、单一 DOF 质量、刚度和阻尼。复合材料受两者支持:单元以及铺层和堆栈的定义。梁可以用面积和惯性定义,也可以通过横截面尺寸来定义。此外,还可以应用轴对称单元和载荷。

模型可以指定为一系列实例化、重新定位并连接的零件。此外,对于重要领域,可以将子模型用于更精确的应力分解。诸如应力和张力的分析结果,可以在单元中心、高斯点和角点进行计算。还可以使用网格点应力、张力、单元力和应变能。其他输出类型包括复合铺层应力和张力以及线间剪切力。多层复合结构失效模型,包括 Tsai-Wu、Hill、Hoffman、最大张力理论和 Hashin。复合应力和张力以及失效指数可以在每个铺层内的多重面中计算。

也可输出载荷、约束力和刚性单元力。所有的输出均提供 Altair H3d 格式,及 op2 和 .pch 文件格式。

STRENGTH2000® 由 Airbus Defence and Space 开发,是进行航天强度和稳定性分析以及基于认证目的生成应力报告的工具箱。对于许多航天公司和供应商来说,STRENGTH2000® 依照不同的行业和手册标准,简化和加速了金属及复合结构的强度和稳定性分析。

预紧力和接触分析

可用 1D(梁)或 3D(实体)单元对预紧螺栓进行建模。螺栓预紧可被认为是一种力或距离缩短。可以计算出预紧力,并且,螺栓预紧可以逐一进行或分批进行。

可使用点到面和面到面输入进行接触分析。接触条件可以是固定(捆绑)、黏着或带摩擦的滑动。针对曲面的面到面接触是很精确的。针对可自动生成多点约束 (MPCs) 的面到面固定接触,可应用它的一个特殊情况来缩短计算时间。除此之外,如果存在无摩擦或其他非线性特性(线性材料和小位移)的滑动接触,可应用一个运算速度比传统接触运算快达 10 倍之多的特殊线性接触算法。

针对二级实体单元,可获得一个接触适用的单元公式。对这些接触适用单元的使用不但能够降低触点抖动、加速收敛,还能够产生一个更加平滑的接触压力分布。

针对不规则的网格,可使用 CLEARANCE 命令来消除初始穿透或指定一个初始缺口。可使用 ADJUST 命令来指定一个统一的初始穿透。

接触输出包括接触压力和外力、由打开、关闭或穿透组成的接触状态,以及滑移距离和摩擦力。接触力可以按单元或按表面逐个输出。接触结果的输出既涉及主表面,也涉及附属表面。也可以汇报每个表面的接触面积和接触表面上的总力量。

域分解可以借助多处理器进行,从而极大地缩短分析时间。

非线性材料分析

提供具备同性、动态和混合硬化的弹-塑非线性材料。非线性弹性应力应变曲线可通过表格输入以及多个与温度相关的曲线来指定。

可获得垫片材料的非线性温度相关的属性。垫片材料模型是带有塑性和迟滞现象的非线性弹性体。破坏压力已经得到考虑。可获得衬垫的渗漏压力和接触压力结果。

另外,可利用超弹性材料进行大位移分析。超弹性材料模型包括 Neo-Hookean、Mooney-Rivlin、Yeoh、Arruda-Boyce 模型,约化多项式输入以及单轴、双轴的表格输入和平面实验值。

域分解可以借助多处理器进行,并可极大地缩短分析时间。

大变形分析

可对各向同性、各向异性和超弹性实体模型进行有限滑动的大变形分析;也可对跟随力进行建模。除了实体单元之外,在大变形分析中也可以考虑刚体单元和接触。

大变形分析可按子用例来逐个指定。

域分解可以借助多处理器进行,并可极大地缩短分析时间。

热分析

OptiStruct 包括采用对流和固定磁通或温度界限条件的线性稳态传热分析和用于载荷的内部单元热生成。温度和流量输出结果,输出为不同的结果文件。在传热分析之后,产生的热场可以作为载荷应用于静态结构分析,并计算其热变形和应力。当热材料属性依赖于温度时,可以执行非线性静态传热分析。

在线性或非线性传热分析之前,可进行非线性结构分析。产生的接触状态将应用于传热分析中。线性或非线性传热分析的结果可以应用于结构分析,以确定接触状态和热应力场。接触区的热传导可以是缝隙开口或缝隙压力的非线性功能,如下图所示:

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这些功能可以结合起来进行自动热接触分析,OptiStruct 在传热和热分析之间迭代以确定热场和接触状态,如下图所示:

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最后,OptiStruct 可以进行线性瞬态传热分析。环境温度和网格点温度可以指定为时间的函数。不仅如此,热通量和热生成也可指定为时间的函数。在特定的时间步长中,该步长中的热场可以作为结构负载进行应用。该步长中的热变形和热应力随后可以写入不同的结果文件。

负载测量

LW Engineering 公司的 LW Finder 可在使用应变仪测量结构载荷时提高数据精确度并强化控制力。LW Finder 能够确定应变仪的理想位置并预测测量误差,放置应变仪时无需进行猜测。

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