案例1 - 小椅子静力分析
1.案例介绍
本案例旨在介绍人坐在椅子上对椅子的力学特性产生的影响。
2.流程介绍
- 前处理与求解设置
- 学习如何导入模型网格
- 学习如何设置模型与材料相关选项
- 学习如何求解计算
- 后处理结果分析展示
- 结果云图
步骤一：导入网格
进入静力学分析模块，点击“静力学分析”下的“网格”，导入输入文件的网格，本案例网格名为chair_ground_MED。如下图所示：
步骤二：接触设置
设置线性接触，软件中的接触类型有：绑定、相对滑动、旋转对称三种。点击“线性接触”后的“+”。设置如下图所示：
步骤三：单元设置
单元设置主要目的是设置单元类型，在静力学模块中，单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种；网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时，可对子模型进行单元设置。设置如下图所示：
步骤四：全局模型设置
全局模型设置即设置模型的加速度载荷，设置如下图所示：
步骤五：材料设置
材料是有限元计算中必须设置的内容，软件可以通过材料的相关设置组装出模型的质量、刚度等矩阵。本案例点击材料后的“+”，定义材料属性为“水泥”，施加位置为体ground_V。设置如下图所示：
再次点击材料后的“+”，定义材料属性为“木材”，施加位置在from_chair。如下图所示：
步骤六：边界条件设置
对有限元计算，总体而言就是解微分方程。其平衡方程为：
$$
\sigma {ij,j}+f{i}=0
$$
几何方程为：
$$
\varepsilon {ij}=\frac{1}{2}(u{i,j}+u_{j,i})
$$
物理方程为：
$$
\sigma {ij}=D{ijkl}\varepsilon {kl}
$$
对非线性材料行为材料刚度张量D变为*D($\varepsilon{kl}){ijkl}$*
载荷边界条件：
$$
T{i}=\sigma_{ij} n_{j}
$$
位移边界条件：
$$
u=\bar{u}
$$
要保证方程有定解，则需要引入一些条件，此类条件即为边界条件。以本案例为例，点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“固定支撑”，施加位置为底面ground_down。设置如下图所示：
再次点击“+”，添加“压强”，施加面在from_back。如下图所示：
再次点击“+”，添加“离散点绑定力”，施加面在from_seat。如下图所示：
步骤七：求解器设置
在偏微分方程求解的几种数值方法中，有限元方法最为通用，在工程领域应用也最为广泛。
限元格式的得出是建立在最小势能原理的基础上即真实世界中物体所处的平衡状态必须满足势能的变分为零这一条件:
$$
\delta (U+V)=0
$$
以本案例为例，采用LDLT计算方式.默认设置求解器设置如下图所示：
步骤八：时间步设置
采用默认设置，如下图所示：
步骤九：结果设置&计算
可在结果设置中选择所需的场，如下图所示：
点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：
步骤十：结果展示
查看计算结果——点击“结果云图”。在“物理场”下拉菜单中可以设置不同结果的名称。具体结果如下图所示：
