В области программного обеспечения для расчета по методу конечных элементов (МКЭ) различные типы расчетов служат различным целях при оценке работы конструкции и реакций системы. Две основные категории расчета - это статический расчет и динамический расчет. Здесь представлен обзор обоих типов расчёта.
1. Статический расчет
Статический расчет используется для изучения конструкций и систем в установившихся условиях, в основном с акцентом на равновесие. Основные характеристики статического расчета:
- Устойчивая нагрузка: в статическом расчете приложенные нагрузки остаются постоянными во времени. Этот тип расчёта подходит для оценки реакции конструкций на статические силы, такие как гравитация, приложенные силы и граничные условия.
- Равновесие: основной целью является определение распределения смещений, напряжений и деформаций по конструкции в конкретный момент, когда приложенные нагрузки находятся в равновесии с внутренними силами в системе.
- Линейный и нелинейный: статический расчет может быть линейным или нелинейным. Линейный статический анализ предполагает, что работа материала остается упругой, в то время как нелинейный статический анализ учитывает материальную и геометрическую нелинейность.
2. Динамический расчёт
Динамический анализ, в свою очередь, исследует реакцию конструкций и систем на изменяющиеся во времени нагрузки или переходные условия. Основные аспекты динамического расчета включают в себя:
- Переменные во времени нагрузки: в динамическом расчете учитываются силы, перемещения и граничные условия, которые меняются во времени. Эти нагрузки могут быть в виде импульсных сил, колебаний или любых других переходных явлений.
- Реакция во времени: в отличие от статического расчета, динамический анализ дает представление о том, как изменяется реакция конструкции с течением времени. Он оценивает такие коэффициенты, как собственные частоты, формы колебаний и динамическое усиление.
- Линейная и нелинейная динамика. Динамический расчет может быть линейным или нелинейным, в зависимости от свойств материалов и величины задействованных деформаций. Нелинейный динамический расчёт особенно полезен при исследовании конструкций, подверженных экстремальным условиям нагружения.
В заключение нужно отметить, что программа МКЭ предлагает возможность выполнять как статический, так и динамический расчет, что позволяет инженерам и аналитикам всесторонне оценить характеристики конструкции в различных условиях. В то время как статический анализ фокусируется на равновесии и установившихся состояниях, динамический анализ углубляется в зависящее от времени поведение конструкций, подверженных действию изменяющихся сил. В совокупности эти два типа анализа предоставляют ценную информацию для инженерного проектирования, оценки безопасности и оптимизации конструкций и систем.