固体力学

“固体力学”接口可用于在全三维、二维（平面应力、平面应变和广义平面应变）、二维轴对称、一维（横向平面应力或平面应变）以及一维轴对称等空间维度内，基于通用有限元法来分析固体结构的受力情况，并内置了丰富的多物理场耦合功能。其中提供了多种材料模型，以精确描述固体力学问题。灵活的基于方程建模功能可进一步扩展这些材料模型，通过常数、随空间变化的表达式、各向异性表达式或非线性表达式、查找表或上述各项的组合来自行定义材料属性，可以描述复杂材料的本构关系；还支持根据自定义表达式来表征单元的活化和失活，或者为内部或外部表面定义相应的材料模型，以模拟胶层、垫圈、断裂区域或镀层等区域的力学性能。

壳和膜

在处理薄结构时，使用壳（三维、二维轴对称）和板（二维）单元可以提高计算效率，其中使用的简化方法也可用于分析厚壳建模所需的横向剪切变形，还支持通过指定与所选表面垂直的方向的偏移量来简化对全三维几何的仿真。壳单元分析的结果在完整的三维实体中显示，以帮助理解分析结果。

对于薄膜和纤维织物等非常薄的结构，膜 接口提供了基于不含抗弯刚度的简化公式的分析方法，包含三维或二维轴对称曲面应力单元，用于计算面内和面外位移，同时可以考虑褶皱效应。在研究这类结构时，通常的做法是从预应力状态开始进行分析，以更好地理解结构的行为。

弹性波

本模块可用于模拟弹性波在各向同性、正交各向异性、各向异性和压电体中的传播，支持单物理场或多物理场的应用，例如振动控制、无损检测（NDT）或机械反馈等，广泛适用于从微观力学问题到地震波传播等多个领域。

固体力学 接口使用完整的结构动力学公式，可以分析固体中的剪切波和压力波效应，并能进行弹性波分析。机械端口条件可用于激发和吸收波导结构中的传播模式，并计算组件的散射矩阵。吸收边界条件和完美匹配层（PML）能够有效模拟无界域。

弹性波，时域显式 接口专门用于求解瞬态线弹性波在包含多个波长的大型域中的传播问题，其中采用高阶 dG-FEM 时域显式方法，支持多物理场，并能与流体域实现无缝耦合。

材料模型

“结构力学模块”提供了一系列材料模型，包括线弹性、黏弹性和压电材料模型。通过添加非线性结构材料模块或岩土力学模块，还可以进一步引入各种非线性材料模型，包括超弹性和弹塑性模型等。

除了软件提供的材料模型外，用户也可以在材料属性的输入框中直接输入与其他物理场接口中的应力、应变、空间坐标、时间或场相关的表达式，创建自定义的材料模型。在频域分析中，可以输入复值表达式，例如，添加定制的微分方程以提供非弹性应变贡献。

材料模型可以兼顾多种效应，如热膨胀、吸湿膨胀、预应力和预应变，以及多种类型的阻尼等；材料属性可以是各向同性、正交各向异性或完全各向异性。如果需要，还可以通过提供用 C 编程语言编写的外部函数来包含用户自定义的材料模型。

载荷与约束

“结构力学模块”提供了丰富的载荷与约束选项，用户可以指定域、边界和边上的分布载荷、随动载荷和移动载荷；也可以指定包括重力或附加质量在内的总力，并考虑旋转坐标系下的离心力、科里奥利力和欧拉力。

针对约束，软件提供了弹簧和阻尼器，以及指定的位移、速度和加速度。为了减小模型规模，实现高效建模，还可以使用周期性边界条件、低反射边界、完美匹配层（PML）和无限元等功能。

动力学和振动

“结构力学模块”提供了全面的瞬态和频率响应分析（包含特征频率、阻尼特征频率和频率扫描）功能，此外，还提供专门用于随机振动和响应谱分析的研究类型。通过随机振动分析，用户可以根据功率谱密度（PSD）与频率的函数关系输入不相关和完全相关的载荷，以准确模拟塔结构上风载荷的影响等。响应谱分析是确定结构对地震和冲击等短期不确定性事件的响应的有效方法。

为了提高计算效率，该模块还提供了部件模态综合法（CMS），也称为动态子结构，其中使用 Craig–Bampton 方法将线性部件简化为计算效率较高的降阶模型。这些部件随后可用于动态或静态分析，从而减少计算时间并提高内存使用率。

梁、管、桁架和线缆

本模块提供了专用的单元类型，通过横截面属性来模拟梁结构，并使用内置公式来计算细长梁（Euler-Bernoulli 理论）和厚梁（铁木辛柯理论）。通过预定义的耦合，梁单元可以与其他单元类型混合使用，以研究梁对实体和壳结构的加强作用。此外，还提供了常见的横截面类型库，并具备对一般横截面进行建模的功能。

不仅如此，“结构力学模块”也可用于模拟只能承受轴向力的细长结构（桁架和线缆），这些单元还可以模拟加强筋。

管的结构分析与梁的结构分析类似，其中还考虑了内压对管中应力产生的显著影响。此外，温度梯度通常只出现在管壁上，而不是整个管段。与管道流模块耦合使用时，可以直接从管道流和热分析的结果中获取内压和曳力对结构的载荷信息。

接触和摩擦

在机械仿真中，物体之间的相互接触是一种常见的情况。软件可以分析静态接触和动态接触，接触物体之间可以具有任意大的相对位移，还可以模拟黏附和滑动这两种摩擦形式的影响。

接触分析功能还可以指定接触物体之间的黏附和剥离行为，并能模拟物体相对滑动时由磨损引起的材料去除效应。

断裂力学

本模块提供多种不同的裂纹建模方法，支持各种裂纹类型的精确建模。裂纹既可以是通过边界表示的无限薄结构，也可以由几何中分离的曲面来表示。一个裂纹可以有任意数量的分支和相应的裂纹前沿。

J 积分和应力强度因子可以在二维和三维中进行计算。而且，用户也可以指定裂纹面上的载荷。

通过添加非线性结构材料模块或岩土力学模块，用户可以根据不同的准则对脆性材料的损伤和开裂进行精确建模。

工程特征

“结构力学模块”包含一些出色的结构工程特征，可以帮助用户更快地创建真实世界的模型。这些特征包含如下所述的多种边界条件，可用于模拟刚性区域和运动约束的刚性连接件、带预紧力的螺栓、分析压力容器的应力线性化，等等：

• 刚性连接件
• 刚性域
• 自动处理从 NASTRAN^® 导入的 RBE2 单元
• 螺栓预紧力
• 螺栓螺纹接触建模
• 应力线性化
• 焊接评估
• 安全系数表达式
• 计算实体切口中的截面力
• 载荷工况
• 载荷工况叠加
• 计算有效材料属性
  • 使用代表性体积元（RVE）