"IT有得聊”是機械工業出版社旗下IT專業資訊和服務平台，緻力于幫助讀者在廣義的IT領域裡，掌握更專業、實用的知識與技能，快速提升職場競争力。
在上周的直播課程中，澳汰爾官方的技術專家陳斌老師，為大家帶來了長達一個小時的結構分析直播講解：“結構動力學仿真及OptiStruct相關應用”，詳細介紹了動力學仿真的含義，講解了動力學仿真中的關鍵問題，當然，還有經典的項目案例。
結構動力學指的是研究結構在動态載荷作用下的響應。常見的動力學響應包括：位移、速度、加速度，以及應力應變等。在工程應用中，可通過研究結構響應的模态或頻率響應等特性，來确定結構的承載能力或動力學性能。
動力學分析根據其剛度陣是否為位移的函數，阻尼陣是否為速度的函數，可分為線性動力學及非線性動力學。采用線性假定的結構動力學分析，可以在大多數工程應用中滿足工程需求。
線性動力學仿真中，由于系統是線性的，适用于疊加原理，多采用模态疊加法對方程進行求解，也可以采用直接積分法進行求解。
線性結構動力學最主要的應用即結構振動，按照振動過程中是否受到外激勵作用，可分為自由振動和強迫振動。按照分析對象的自由度不同，又可分為單自由度、多自由度或連續系統。工程中許多問題都可以簡化為單自由度系統振動問題，研究單自由度系統的振動對解決工程問題有着實際意義。而對于多自由度系統，則可以轉換至模态坐标，這樣便具有與單自由度系統類似的動态特性。
對于非線性動力學問題，模态疊加法就不再适用，隻能采用直接積分法。根據對時間積分采用的插值算法的不同，又分為顯式積分方法和隐式積分方法。其中顯式積分方法以中心差分法為代表，其特點是條件穩定，時間步長小，适用于高速碰撞，Altair産品中的Radioss即是一款專業的顯式動力學求解軟體。隐式積分方法無條件穩定，時間步長根據精度要求決定，求解過程需要對方程組進行疊代，适用于低速碰撞。OptiStruct提供了隐式動力學求解方法。
下面給出幾個具體的應用場景。
應用1：白車身的模态分析
白車身是指焊接車身的本體部分，一般指不包括通過螺栓裝配連接配接在車身本體上的部分（車門、發動機罩闆、行李箱蓋以及需要螺栓連接配接的翼子闆等）。白車身模态是車身局部剛度和動态性能的重要名額，在車型開發的過程中，白車身剛度的優劣直接影響到車輛的NVH性能、可靠性、安全性、動力響應特性等關鍵性能名額。
使用OptiStruct可求解白車身模态，在Hyperworks平台中，用HyperMesh劃分白車身網格，并設定材料參數、邊界條件以及特征值求解方法即可，最後用HyperView檢視白車身的模态振型及模态頻率。
白車身的模态分析結果
應用2：聲振耦合複模态分析
車輛在行駛過程中會由于路面激勵導緻車輛結構振動，而結構振動将帶動車内空氣的振動引發噪聲。車内噪聲問題是典型的聲振耦合問題，可以使用複模态分析來處理這類問題。OptiStruct求解該問題主要分為三個過程：結構模态計算、聲腔模态計算以及聲振耦合複模态計算。OptiStruct求解以後可以分别得到單獨結構模态、單獨聲腔模态以及聲振耦合複模态的計算結果。
在HyperWorks平台中，用HyperMesh劃分網格，并設定材料資訊。在此基礎上，需要進一步設定固體與流體域的實特征值分析卡片、固體與流體域的阻尼特性、複模态特征值分析卡片。在HyperView中可顯示結構模态振型的雲圖。需要注意，聲壓壓強保留在位移分量X中，聲壓的數量級一般遠小于結構振動位移的數量級。在檢視聲壓壓強時，需要在HyperView中将聲腔單獨顯示出來。
車輛及聲腔有限元模型
聲振耦合分析的.out檔案
應用3：鐵塔的地震激勵響應（瞬态）
鐵塔在架設完畢後，除承受自重和輸電線等附件靜态荷載外，還會承受風荷以及地震等動态荷載。可以計算鐵塔在地震加速度作用下的動力響應，通過強迫位移激勵以及輸入曲線描述可能的地震載荷，在OptiStruct中求解鐵塔在地震沖擊瞬間的動态響應。
在HyperWorks平台中，用HyperMesh劃分網格，并設定材料資訊、定義載荷曲線。還需要進行的設定包括：定義四個支座的強制位移；設定瞬态載荷将強制位移與載荷曲線進行關聯；設定瞬态分析時間步，設定SDAMPING阻尼，設定輸出集（減小檔案大小）。為了進一步求取結構本身的振動，可以使用HyperGraph中的曲線數值計算功能，得到塔頂相對基礎激勵的振動曲線。可以檢視沖擊激勵下結構相對振動的最大相對振幅及其發生時刻、橫向激勵的最大峰值等資訊。
輸電塔有限元模型
在HyperGraph中繪制：鐵塔支座以及塔頂的振動曲線
在HyperGraph中繪制：塔頂相對支座的振動曲線
限于篇幅，這裡隻列舉上述的3個應用場景，無法給出詳盡的操作步驟。不過這些應用的操作步驟和設定要點均在澳汰爾官方最新編寫的《OptiStruct結構分析與工程應用》一書中，并且都有詳細的操作視訊。本書包含：
- 50多個工程執行個體，涉及多個行業，配套近700分鐘的視訊（包括操作講解及内容拓展）。
- 靜力學+動力學+非線性+疲勞+熱/流體/聲場分析，類型全面。
- 夯實的基礎理論+經典的算法模型+詳細的卡片（參數/選項）詳解+真實的仿真執行個體。
具體可以檢視圖書詳情頁的前言介紹和全部目錄。