1.3 分析类型

CAE(Computer Aided Engineering)的全称为计算机辅助工程，一般包含以下的分析类型：

（1）线性静态分析

（2）非线性分析

（3）动力学分析

（4）屈曲分析

（5）热分析

（6）疲劳分析

（7）优化

（8）流体分析

（9）碰撞分析

（10）NVH 分析

线性：

线性意味着直线。在线性分析中，有限元求解器将沿着直线来求解模型从开始到变形的状态。以材料线性行为为例，σ=εE 是一条通过原点的直线（y= mx)。

"E"，是弹性模量，是这条曲线的斜率，并且为常数。实际上，材料通过屈服点后，材料将遵循非线性曲线，但是求解器仍然使用直线。当材料达到应力极限后，此时部件将损坏，裂成两半，但是求解器仍然基于直线来进行计算，不会出现失效的地方,仅仅在将损坏的位置以红色来显示。通过将最大应力与屈服强度或强度极限对比，分析可以得出部件安全或失效的结论。

静态：

满足静态分析的条件有如下两条:

1) 施加的力是静止不变的，即是相对于时间来说没有变化。

有限元模型在每个节点满足以上条件。整个模型受到的合力和合力矩应该等于约束反力和反力矩。线性求解器里需要求解的有限元完整等式是 F =K* u 是所有作用在模型上的外界力和力矩。

F 是所有作用在模型上的外界力和力矩

K 是模型的刚度矩阵，与材料和几何有关系。在线性分析里，K 是不变的。

U 是节点位移向量。

请注意所有以上的术语都是与时间或位移无关的，就如我们前面所描述的那样，这是线性分析。实际应用：最常见的分析，航空航天、汽车、海洋及土木工程行业都会进行线性静力分析。

非线性分析意味着：

l非线性材料：力 (应力) vs.位移(应变) 曲线是非线性的(多项式拟合)。

l几何非线性: 现实生活中，刚度[K]是位移[d]的函数(记住: 线性分析中[K]是不变的，独立于[d]。)这意味着在几何非线性分析中，在预定义的位移后，刚度矩阵 K 需要重新计算)。

l接触非线性：在接触分析中，当部件进入接触或分离，刚度矩阵 K 是位移的函数。

l在线性静力分析中使用的是工程应力和应变，而非线性分析中使用真实应力和应变。

非线性材料

*备注——什么是应变硬化指数?在超过屈服区域加载时，若使应变继续增大则需要增加载荷。这叫做加工硬化的影响，是在微观尺度上增加抗滑移变形的能力(多晶材料)。最终，应力应变曲线点将达到最大强度极限应力点。许多材料直到超过强度极限而破坏，试样横截面积的减少是不容易被肉眼观测到的。

金属非线性广泛应用在汽车、航空航天和船舶行业上。从分析可以得到材料超过屈服点后的准确应力和应变值。真实应力应变数据是低周循环疲劳分析的基础。

非金属非线性广泛应用在汽车、航空航天工业，包含橡胶、塑料、石棉、纤维的分析中。

蠕变-高温，即使是微弱的力，如果一直长时间作用(几月或几年)也会导致失效。应用在核电厂、热电厂、土木工程等。