風荷重-構造連成解析
風荷重-構造連成解析
理论与物理
概述
老师！今天要讲风荷载-结构耦合分析对吧？那是什么内容呢？
高层建筑或桥梁的风荷载与结构响应的耦合。阵风响应分析。涡激振动与发散振动的评估。
控制方程
$$ F_w = \frac{1}{2}\rho C_d A U^2 $$
$$ \ddot{x} + 2\zeta\omega_n\dot{x} + \omega_n^2 x = F_w(t)/m $$
老师的解释很清楚！我对风荷载结构耦合分析的困惑都解开了。
离散化方法
这些方程，在计算机上实际是怎么求解的呢？
使用有限元法（FEM）进行空间离散化。组装单元刚度矩阵，构建整体刚度方程。
矩阵求解算法
矩阵求解算法，具体指的是什么呢？
通过直接法（LU分解、Cholesky分解）或迭代法（CG法、GMRES法）求解联立方程。对于大规模问题，带预处理的迭代法非常有效。
| 解法 | 分类 | 内存使用量 | 适用规模 |
|---|---|---|---|
| LU分解 | 直接法 | O(n²) | 小～中规模 |
| Cholesky分解 | 直接法（对称正定） | O(n²) | 小～中规模 |
| PCG法 | 迭代法 | O(n) | 大规模 |
| GMRES法 | 迭代法 | O(n·m) | 大规模·非对称 |
| AMG预处理 | 预处理 | O(n) | 超大规模 |
也就是说在有限元法部分偷懒的话，后面会吃苦头对吧。我铭记在心！
商用工具中的实现
那么，要进行风荷载-结构耦合分析，可以用哪些软件呢？
| 工具名 | 开发商/现状 | 主要文件格式 |
|---|---|---|
| COMSOL Multiphysics | COMSOL AB | .mph |
| Ansys Mechanical (旧ANSYS Structural) | Ansys Inc. | .cdb, .rst, .db, .ans, .mac |
| Ansys Fluent | Ansys Inc. | .cas, .dat, .msh, .jou |
| Simcenter STAR-CCM+ | Siemens Digital Industries Software | .sim, .java, .csv |
| Abaqus FEA (SIMULIA) | Dassault Systèmes SIMULIA | .inp, .odb, .cae, .sta, .msg |
供应商的谱系与产品整合的经过
各个软件的诞生过程，是不是还挺有戏剧性的？
COMSOL Multiphysics
请告诉我关于「COMSOL Multiphysics」的信息！
1986年在瑞典成立。最初作为与MATLAB联动的FEMLAB开始，后更名为COMSOL。在多物理场方面有优势。
当前所属: COMSOL AB
Ansys Mechanical (旧ANSYS Structural)
请告诉我关于「Ansys Mechanical」的信息！
1970年由Swanson Analysis Systems Inc. (SASI) 开发。基于APDL（Ansys参数化设计语言）。
当前所属: Ansys Inc.
Ansys Fluent
接下来是关于Ansys Fluent的内容对吧。是什么样的内容呢？
由Fluent Inc.开发。2006年被Ansys收购。基于非结构网格的通用CFD求解器。
当前所属: Ansys Inc.
啊，原来是这样！在瑞典成立是这么回事啊。
文件格式与互操作性
在不同软件之间传递数据时有什么注意事项吗？
| 格式 | 扩展名 | 类型 | 概要 |
|---|---|---|---|
| STEP | .stp/.step | 中性CAD | 符合ISO 10303的3D CAD数据交换格式。支持形状+PMI。 |
| IGES | .igs/.iges | 中性CAD | 早期的CAD数据交换标准。曲面数据的兼容性存在问题。正在向STEP迁移。 |
| CGNS | .cgns | CFD数据 | CFD General Notation System。CFD结果的标准化交换格式。 |
| VTK | .相关主题この記事の評価 ご回答ありがとうございます！ 参考に なった もっと 詳しく 誤りを 報告 |