Altair OptiStruct结构强度和振动冲击分析

结构分析是产品开发设计过程中最基础，最重要的环节，主要包括各种工况下的强度、刚度、模态、振动、冲击、接触等仿真分析。利用可视化的有限元分析软件对设计好的产品进行分析，技术人员可以在设计过程中直观、准确地预测结构在各种载荷下的工作状态。并且，通过使用有限元软件产品进行结构应力分析，能够达到增加结构的刚度、强度，降低材料的使用，节省开发费用。

2.3.1. 结构强度分析

Altair OptiStruct结构分析支持各种材料模式的线性分析，包括：均质各向同性材料、正交各向异性材料、各项向性材料和随温度变化的材料等。

l具有惯性释放的静力分析：考虑结构的惯性作用，可计算无约束自由结构在静力载荷和加速度作用下产生的准静态响应

l线性和非线性静力分析中，可以定义接触和粘接，考虑材料的非线性以及几何大变形的问题，为装配体的强度分析提供了方便且精确的方法。

l结构热分析，支持热传导、热对流等问题分析，同时支持热应力强度与热变形分析，以及热疲劳等问题。

2.3.2. 模态和谐响应分析

模态分析用于提取结构的自然频率和振型，它是所有的动力学分析的基础。OptiSruct模态分析主要包含一般模态、预应力模态、有阻尼模态、无约束模态、固- 液耦合系统模态等。OptiSruct中的特征提取方法主要包括Lanczos 方法和AMSES方法两种。

谐响应分析用于求解线性结构承受正弦变化载荷的响应，该分析类型用于研究随时间简谐变化载荷引起的共振问题。谐响应分析也叫谐振分析，或者扫频分析。其分析结果对应与扫频试验。

针对中小及超大型问题不同的解题规模，用户可灵活选择OptiStruct不同的动力学方法加以求解，如对大型结构动力学问题，可采用子结构特征值求解器(AMSES)和子结构分析方法来提高解算效率并保证解算精度。

基于OptiSturct的某电线塔的模态分析

2.3.3. 随机振动分析

实际工程中真实的载荷通常是随机信号，OptiStruct提供了用于随机信号加载的分析方式——随机振动分析。随机振动分析已经被广泛地应用于土木建筑地震时程分析、路面载荷、风载、波浪载荷、等工程分析中。基于OptiStruct的随机振动分析可以直接输入PSD频谱，计算出PSD响应，例如可以输入设计规范的或者实际测得的地震波的頻谱等。

2.3.4. 瞬态冲击分析

瞬态分析是时域分析方法，其结果具有直观、生动的特点。因此瞬态响应是受迫冲击振动问题中最常用的计算方法。瞬态响应分析的目的就是计算时变激励载荷作用下结构的动力行为。这里随时间变化的激励载荷是在时间域中明确定义的。所以每一时刻作用在结构上的外载荷都是已知的。载荷的形式可以是外力和/或强迫运动。瞬态动力响应分析的典型结果是节点位移和节点加速度以及单元力和单元应力。

Altair OptiStruct中的瞬态分析包括线性瞬态分析和非线性瞬态分析，线性瞬态响应分析有两种不同的数值方法可供选用：直接法或者模态法。OptiStruct中的非线性瞬态分析只能采用直接法进行分析，但是可以考虑接触、材料非线性以及几何大变形等问题。

基于OptiStruct的瞬态分析，可以得到以下几点：

l计算时变激励下结构的响应；

l激励在时间域中显式定义，所有作用的力在每时间点给定；

l计算的响应通常包括节点位移、速度、加速度、单元力和应力；

基于OptiStruct信号塔地震波作用下的瞬态分析