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系统 & 设计的分析

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结构分析:产品生命周期的现代化起点

 

在整个产品生命周期中,机械零件和装配的分析为你带来了对机械系统的关键理解和优化。精确的分析减少了产品失效的可能性,降低了制造的复杂性。观看本视频了解模拟和分析为何能应用于机械系统并缩短你的产品的上市时间。

滚动来观看本专题更多机械应用系列案例。

结构分析

建立结构分析的方法有很多种。你所分析的结构可能会承受静态或者动态载荷、约束和力,根据这些因素您可以选择进行静态、瞬态、模态或频率响应分析。您可以使用各种网格单元,例如四面体和六面体单元,对实体、壳、梁、桁架、板和膜进行结构分析。

一旦你求解了模型,就可以根据大量的结果和分析工具来理解、优化并验证你的机械设计或系统。

专题用户故事(PDF)

海底脐带管和电缆分析

JDR Cables,剑桥郡,英国

Continuum Blue,Hengoed,英国

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专题用户故事(PDF)

Optimizing Built-in Tire Pressure Monitoring Sensors

Schrader Electronics, Northern Ireland, UK

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专题视频(教学)

本视频将指导你进行一个标准结构力学问题的模拟:计算力矩施加在固定螺栓上时扳手中的应力。

学习更多结构分析内容,请访问:
结构力学模块

非线性结构材料

当一个结构承受的载荷或力超过了某个极限,应力-应变关系将不再是线性。工作条件,例如高温或高压,也可能导致非线性材料行为。

在这些情况下,需要使用更高级的材料模型来进行结构力学分析,其中包括一系列不同的塑性、超弹性、粘弹性、粘塑性和蠕变材料模型。这些模型对合成材料和岩土力学分析尤其重要。

相关模型(PDF文档)

生物医学支架膨胀时的塑性变形

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相关模型(PDF文档)

Temperature-dependent materials are explored in this model. A fast temperature transient (top) can lead to high stresses (bottom).

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Compression of an Elastoplastic Pipe

相关模型(PDF文档)

一根弹塑性材料制成的圆形管道在两板之间被挤压,以显示塑性大变形和接触分析。

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学习更多关于非线性结构材料分析的内容,请访问:

结构力学模块   非线性结构材料模块   岩土力学模块

热应力和变形

机械结构内的传热会导致膨胀和变形。如果此结构膨胀被阻碍,或者传热发生得非常快,在结构中就会积聚热应力。通常来说,在热应力带来永久损坏前冷却结构能够避免此类问题,但是,某些情况下热应力的产生在零部件制造中是不可避免的,所以我们需要在安装或装配之前分析并理解它。

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Ugitech 使用 COMSOL Multiphysics 优化铸钢过程

Ugitech S.A.,Ugine,法国

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Boeing Simulates Thermal Expansion in Composites with Expanded Metal Foil for Lightning Protection of Aircraft Structures

Boeing, WA, USA

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专题视频(教学)

观察如何使用 COMSOL Multiphysics 中的热应力接口来计算定子叶片模型中的位移、温度和应力。

理解和分析热应力,可以通过:

传热模块   结构力学模块  

多体动力学

许多实际生活中的机械由多个组件或体组成,其间通过一系列关节连接。你不需要求解不同组件之间的装配体接触,而是可以应用多体动力学技术,用标准约束模拟不同类型关节的行为。

功能强大的多体动力学分析允许你假设某些体为刚体,而其他部分可能经历弹性或塑性变形,甚至结构疲劳。

相关模型(PDF文档)

直升机飞行控制通过操作倾斜盘机械来实现,本例中转子叶片以柔体分析,其他所有组件假设为刚体。

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专题用户故事(PDF)

Keeping Cool: SRON Develops Thermal Calibration System for Deep-space Telescope

SRON, Netherlands

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Compression of an Elastoplastic Pipe

相关模型(PDF文档)

本多体动力学分析研究了通过操作一个三缸往复式引擎所产生的应力。

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学习更多关于多体动力学的内容,请访问:

多体动力学模块   结构力学模块  

声学

声学是机械设计的一个领域,在其中分析能帮你理解并制造出产生、测量、控制或消除声波的组件。固体、多孔介质和流体中的声压波传播依赖于波通过的介质物性,以及组件的尺寸、结构和阻尼属性。

为获得系统声学属性的精确描述,你必须考虑所有这些因素,以及其他与之相关的物理场,例如热声或流体流动。

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声呐导流罩振动分析

INSEAN,罗马,意大利

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专题用户故事(PDF)

Floating on Sound Waves with Acoustic Levitation

Argonne National Laboratory, IL, USA

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专题视频(演示)

本视频中展示了如何从零开始对扬声器进行声学分析,在这里重点考虑的是扬声器的电磁和结构力学特性会对其声学特性产生什么样的影响。

察看如何模拟声波和相关现象,请访问:

声学模块  

疲劳分析

结构在其弹性极限内反复承受载荷时会实效,这是由所谓的疲劳现象引起的,这种现象应在施加反复载荷的情况中考虑。

通过分析在设计过程中尽早最小化疲劳破坏的风险有很多好处。虚拟的疲劳分析能预测你的零件是否会失效,甚至确定它能承受的载荷周期数。

相关模型(PDF文档)

芯片中的焊点反复承受电流,接通或断开,因此有热疲劳。本模型进行了基于 Darveaux 能量模型的疲劳分析。

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相关模型(PDF文档)

The S-N curve, better known as the Wöhler curve, relates stress amplitude to the fatigue life. In this example with a bracket geometry, the S-N curve is used to compute the number of load cycles to failure.

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Fatigue Analysis of a Car Wheel Rim

相关模型(PDF文档)

本例在轮毂的疲劳分析上应用Findley 疲劳准则。

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有关如何最小化疲劳风险,请访问:

疲劳模块   非线性结构材料模块

CAD 集成和优化

机械系统的产品生命周期管理需要在 CAD 和数值仿真模型上同步工作,以提供精确和高效的生产制造。

两者的高效无缝集成给设计和其制造过程带来了更有效的优化 , 大大缩短了产品开发周期和进入市场的时间。

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基于数值模拟的拓扑优化给丰田混合动力汽车的电子元件带来更有效的散热

丰田研究院

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相关模型(PDF文档)

The Optimization Module is used in this example to minimize the mass of a bracket given limits on the maximum stress and minimum natural frequency. This is achieved by changing the size and position of various objects in the bracket geometry.

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专题视频(教学)

本视频教程展示了如何修改和更新仿真和 CAD 软件之间的几何参数,进行参数化扫描的案例。

更多关于 CAD 和数值仿真模型之间的同步工作,请访问:

优化模块   CAD 导入 模块

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