固体应力

使用 Simcenter STAR-CCM+，可以对固体连续体对应用负载（包括机械负载和固体温度变化导致的热负载）的响应进行建模。

固体应力模型使用有限元方法计算固体结构的位移，然后计算相应的应力和应变。理论指南的固体力学一节介绍了 Simcenter STAR-CCM+ 中的固体力学和有限元实现的基础知识。

额外模型面向具体的应用，如非线性几何、热膨胀和流体结构相互作用 (FSI)。在热应变和 FSI 模拟中，可以组合使用有限元固体应力模型和有限体积流体模型。

应力分析模拟依赖基于零部件的工作流，包括：
  • 基于零部件的网格操作
  • 多零部件装配和 FSI 的基于接触的交界面
  • 使用段的零部件表面、曲线和点上的负载和约束

概述

目标应用
  • 使用线性或非线性材料进行的静态或动态应力分析，以及：
    • 单部件或多部件装配
    • 线性或非线性几何
    • 机械负载和/或热负载
  • 单向或双向耦合的流体结构相互作用 (FSI) 分析
网格要求
支持的网格：
  • 3D 线性和二次有限元：
    • 六面体（Hex8、Hex20）
    • 四面体（Tet4、Tet10）
    • 楔形体（Wedge6、Wedge15）
    • 棱锥体（Pyramid5、Pyramid13）
网格生成：
  • 导入具有兼容网格的 CAE 模型
  • Simcenter STAR-CCM+ 基于零部件的网格操作
零部件/区域布局
  • 单部件或多部件装配
  • 基于零部件的交界面：
    • 固体零部件之间的固体/固体粘接和无摩擦小滑动交界面
    • FSI 应用的固体/流体交界面
负载和约束
对于固体应力模型，Simcenter STAR-CCM+ 引入了称为段的模拟对象，该对象可用于与其他区域和边界输入一起对表面、节点和曲线应用约束和机械负载。
  • 机械负载：
    • 体负载（作为区域输入应用）
    • 零部件表面、零部件曲线或零部件点上的负载（使用段应用的）
  • 热负荷：
    • 现有温度数据可以作为区域输入手动应用
    • 有限元固体能量求解器根据边界处的热设置计算固体温度。此模型还考虑流体和固体之间的共轭传热。
  • 约束：
    • 零部件表面、零部件曲线或零部件点上指定的位移（使用段应用的）
    • 可变形表面与刚性平面或圆柱体之间的接触（使用段来应用）
    • 对称平面边界条件（将对称平面的法向位移设为零）
求解
稀疏直接求解器：
  • 用于并行或串行执行的 MUMPS ([133])
  • 用于并行执行的 HYBRID MUMPS [132]