1静力分析

1.静力分析

静力分析是结构分析的基础，目的是在静载荷作用下求出结构的应力分布，变形情况（刚度分析），失稳可能性及极限载荷。而在小变形满足虎克定律范围内的线弹性分析是数百年来结构分析各种力学的基础，至今也是结构设计不可小的必要步骤，北京超算提供求解复杂结构线性静力分析全面的功能。但是各个工业领域的结构工程在近代迅速发展，要求设计出强度高、重量轻、寿命长的先进结构，而且结构的工作环境往往很恶劣，这就使结构某些部位，甚至全部材料超出弹塑性，蠕变、粘塑性、粘弹性等现象，结构破坏恰恰从这些部位开始；结构变形常常很大，传统的小变形假设不再适用。要解决这些现象下的结构问题必须研究非线性。

（1） 材料非线性问题

结构在使用中往往存在应力集中点，在该点片材料已超过弹性极限进入塑性。结构高温时弹性极限常常降低很多，而且往往表现出应变与时间相关的现象，如保持应力不变应变却随时间增长的蠕变现象，又如应力不公与应变有关还与应变率有关的粘性现象。分析上述环境下工作的结构就必须考虑材料真实情况，即材料非线性。北京超算各类材料非线性功能，能分析金属材料、非金属材料、复合材料、混凝土、岩石等等材料。

（2） 几何非线性

在经典传统理论中假设位移与应变均很小，这样在结构受力过程中可以得到位移与应变成线性关系的数学方程，而且载荷作用点位置与方向在整个加载过程不变。但在很多情况下，例如，细长结构、薄壁结构、金属构件的冷、热压力成形，高速旋转结构的动态频率等等或变形很大或应变很大，沿用传统理论会给分析带来极大误差，必须考虑位移与应变之间真实的非线性关系，考虑几何非张性问题。北京超算可以提供几何非线性分析能力，能解决结构大变形、大应变、载荷随结构变形而变化（跟随力）等问题，也能解决几何非性线派生出来的线性、非线性屈曲问题、动态频率等问题，例如结构在高温与机械载荷作用下的失稳极限载荷分析，转子在高速旋转时的频率计算等等。

（3） 边界条件非线性

各工业领域中不小结构间是靠接触挤压、摩擦来传送载荷，例如齿轮蜗轮付、轴承、榫齿、键连接、热压配合等等，又如两物体在运动的情况下相撞击传递载荷情况，上述情况下两物体间接触面上载荷分布、载荷作用面积均为未知。这类问题称边界条件非线性也称接触问题。北京超算提供分析静态、动态，有摩擦、无摩擦情况下的边界条件非线性功能。

以上各非线性功能，尤其大应变、蠕变、粘塑性、接触等功能通常被视为高级有限元软件才具备的功能。

2动力分析

（1） 模态分析

北京超算可分析各类结构的线性模态（固有频率及振形），也可分析在材料、

几何或它们组合情况下的非线性结构的模态。采取行列式搜索法对中、小型题目多阶频率求解，速度很快且精确，用子空间迭代法可求解大型课题多阶频率及振型，而且欲求的频率段可由用户选择。有些功能，对一些较难力学问题，如动态频率、非线性振动问题可得到圆满解决。

（2） 动力响应

北京超算有多种解法可解决结构在动载荷或速度作用下所受动应力，它们是显式中心差分法，一般求解非常短暂的动力问题，如冲击：隐式Wilson、Newmark 法，这些算法的稳定性好，可解决诸如物体在动载荷及速度作用下的动应力，碰撞问题，金属冲压成形问题等等。

3温度场分析

工程中很多结构是在高温下工作的，为了分析该结构的强度、刚度与动态特性，首先必须分析它的温度场。北京超算具有强的温度场分析能力。包括一、二、三维热传导单元，传热及比热系数为常数的线性与随温度变化的非线性分析功能；二维及三维对流换热单元；二、三维辐射边界单元；相变计算；集中及表面分布热流加载，潜热。因而可分析稳态（定常）及瞬态（非定常）线性与非线性温度场。

4寿命分析

各工程领域结构破坏的重要形式之一是疲劳损伤或裂纹扩展引起的的破坏。很多机械零部件是在交变应力作用下工作的。与静载荷破坏不同，结构不是某部位应力超过强度极限而往往低与，甚至低于弹性极限，但在交变应力作用下某些危险部位产生裂纹并在循环载荷下裂纹扩展，最终导致断裂而结构破坏。研究上习惯把初始裂纹形成前结构承受的交变载何循环次数估算的研究称疲劳强度研究，而把初始裂纹形成后裂纹扩展的研究称断裂力学。而在疲劳研究中把交变载荷产生的最大峰值应力在弹性范围仙的疲劳称高周疲劳（或应力疲劳），而超过弹性极限的应力称低周疲劳（或应变疲劳）。在实际结构中往往这两种疲劳混合出现，称之为组合疲劳。北京超算既可以提供高周也可以提供低周还有组合疲劳分析功能，以及线性断裂力学功能。

5前、后处理

北京超算提供的前后处理器采用欧洲工程数值模拟国际中心开发的GiD软件。GID软件采用类似于CAD的操作模式，用户在使用GID创建复杂模型问题时，会感受到前所未有的方便和轻松。它易于操作、方便灵活、直观便捷。

功能全面的几何建模：

可以通过拉伸、旋转、景象、缩放、偏置等操作得到面、体，可以直接构造矩形、多边形、圆、球、圆柱、圆锥、棱柱、圆环等；通过体面的布尔加、减、交等操作得到模型。

性能卓越的网格自动生成：

GID可快速将几何模型自动离散成线单元、三角形单元、四边形单元、四面体单元、六面体单元等，并且可以根据用户的需要对网格进行局部的加密以及网格阶次的选择。

丰富的CAD和CAE接口

GID提供：IGES、DXF、Parasolid、VDA、STL、Nastran等接口，并且可以将GID的数据文件写成上述的格式。

灵活的后处理功能

GID可将结果写成各种常用的图形文件如：BMP、GIF、TPEG、PNG、TGA、TIFF、VRML等格式，以及AVI、MEPG的动画格式。后处理支持的结果显示方式有：带状云图显示、等直线显示、切片显示、矢量显示、变形显示等等。并且可以根据用户的需要定制显示菜单。