固体力学

固体力学 接口支持全三维、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）和一维轴对称建模，提供用于分析固体结构的最通用方法，并内置多物理场耦合功能。丰富的材料模型可精确描述各类固体力学问题，而且还可通过基于方程的建模轻松扩展相关功能。用户可以使用常数、空间变化、各向异性或非线性表达式、查找表，或这些方式的组合来定义材料属性；并基于自定义表达式激活或停用单元。此外，还可将材料模型指派给内部或外部表面，适用于模拟胶黏层、垫片、断裂区或覆层等场景。

壳、膜与薄层

对于薄结构，采用壳单元（适用于三维和二维轴对称模型）和板单元（适用于二维模型）可大幅提升计算效率。相关公式支持横向剪切变形效应，以满足厚壳仿真需求。用户还可以为选定表面指定法向偏移，在需要对几何进行完整三维表示的建模项目中可显著简化工作流程。壳单元的分析结果可通过实体表示方式进行可视化。

对于薄膜、织物等极薄结构，需要采用无弯曲刚度的建模形式。膜 接口可满足此类需求，其采用三维或二维轴对称的曲面应力单元来计算面内和面外位移，并能模拟褶皱效应。在研究此类结构时，通常会大量使用从预应力状态开始分析的功能；对于非预应力膜结构，软件还提供自动稳定化功能。

结合“非线性结构材料模块”，用户可以为内外薄层应用多种非线性材料模型，精确表征胶黏层、垫片和覆层等界面层，涵盖从全三维行为到纯面内应变形式等多种假设。

时域显式动力学

提供面向时域显式动力学分析的专用功能，可高效模拟冲击、波传播、金属成形等快速、瞬态、高度非线性的物理过程。固体力学，显式动力学 与桁架，显式动力学 接口采用专为大变形、高应变率及通用接触条件而优化的显式时间积分方法，支持“非线性结构材料模块”中的多种非线性材料模型，包括超弹性和塑性材料。

弹性波，时域显式 接口适用于计算线弹性波在包含多个波长的大型域中的瞬态传播，其中采用高阶间断伽辽金（dG）-FEM 时域显式方法，具备多物理场耦合能力，可与流体域实现无缝耦合，应用领域覆盖从微机械系统到地震波传播的多种尺度问题。

材料模型

“结构力学模块”内置线弹性、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，可进一步获得包括超弹性与弹塑性在内的广泛非线性材料模型。

此外，本模块还提供多种功能，用于扩展现有材料模型或支持用户创建自定义模型。用户可在材料属性输入框中直接输入与应力、应变、空间坐标、时间或来自其他物理场接口的场相关的表达式。在频域分析中，还可输入复值表达式。例如，可通过添加自定义微分方程来引入非弹性应变贡献。

材料模型可涵盖热膨胀、吸湿膨胀、初始应力与应变，以及多种阻尼类型。材料属性可设置为各向同性、正交各向异性或完全各向异性。用户还可通过提供用 C 语言编写的外部函数，集成自定义材料模型。

载荷与约束

“结构力学模块”提供丰富多样的载荷与约束选项，助力实现高保真分析。用户可在域、边界和边上灵活施加分布载荷，并支持随动载荷及移动载荷；还可指定包括重力或附加质量在内的总力，并可涵盖旋转坐标系中的离心力、科里奥利力和欧拉力。

在模型约束方面，提供了弹簧和阻尼器，以及指定位移、速度和加速度。此外，周期性边界条件、低反射边界、完美匹配层（PML）以及无限元等功能，可帮助您有效简化模型规模，显著提升仿真效率。

动力学和振动

“结构力学模块”提供瞬态分析和频率响应分析功能，后者涵盖特征频率、阻尼特征频率以及频率扫描分析。此外，还提供专用于随机振动和响应谱分析的研究类型。随机振动分析支持以频率函数形式给定的功率谱密度（PSD）作为输入，可处理不相关及完全相关载荷。响应谱分析则是一种高效方法，用于评估结构在地震、冲击等短暂、非确定性事件中的动态响应。

部件模态综合法（CMS），也称动态子结构法，基于 Craig–Bampton 方法将线性组件简化为计算高效的降阶模型（ROM）。这些 ROM 组件可用于后续动态或静态分析，显著提升计算速度并降低内存需求。

梁、管、桁架和线缆

提供多种用于梁的专用仿真单元类型，可通过其截面属性进行描述，并支持细长梁（欧拉–伯努利理论）和厚梁（铁木辛柯理论）形式。预定义的耦合功能支持将梁与其他单元类型混合使用，以研究实体与壳结构的加固效应。软件内置常用的截面类型库，并支持对通用截面进行建模。

此外，“结构力学模块”还可模拟只能承受轴向力的细长结构（如，桁架和线缆），且同样适用于模拟加固结构。

管的结构分析与梁分析类似，但需额外考虑通常对管内应力影响显著的内压作用。此类分析中的温度梯度通常沿管壁分布，而非贯穿整个截面。内压载荷与曳力可直接取自基于管道流模块完成的管道流与热分析结果。

接触和摩擦

在机械仿真中，物体之间的接触现象极为普遍。本模块支持在静态与动态分析中集成接触仿真，允许接触物体之间发生任意大幅度的相对位移。同时，还可模拟包含黏着和滑移在内的复杂摩擦行为。

接触分析功能还包括：指定接触物体之间的黏附与脱黏过程，以及模拟物体发生相对滑动时因磨损导致的材料去除过程。

断裂力学

用户可以采用多种不同的方法进行裂纹建模。裂纹既可建模为由单一边界表示的无限薄结构，也可表示为几何中分离的表面。裂纹可包含任意数量的分支及相应的裂纹前沿。模型支持裂纹闭合效应以及裂纹面上的载荷作用，并可通过 J 积分或虚拟裂纹扩展方法，在二维和三维中计算应力强度因子和能量释放率。

通过添加非线性结构材料模块或岩土力学模块，用户可基于多种准则，模拟脆性材料的损伤与开裂现象。

工程特征

“结构力学模块”包含多个结构工程特征，可帮助用户快速创建贴合实际应用的仿真模型。这些特征涵盖多种边界条件，例如用于模拟刚体和运动学约束的刚性连接件、带预紧力的螺栓、用于压力容器分析的应力线性化工具，以及：

• 自动处理从 NASTRAN^® 导入的 RBE2 单元
• 螺栓螺纹接触建模
• 焊缝评估
• 与网格无关的点焊
• 紧固件（如铆钉），可自动连接对齐的孔
• 翘曲评估
• 安全系数表达式
• 实体切割截面上的截面力计算
• 载荷工况叠加
• 有效材料属性计算：
  • 使用代表性体积单元（RVE）