轴对称 — CAE术语解说

轴对称是指形状、荷载、边界条件都围绕旋转轴对称（圆柱对称）的问题，在这种情况下可以将3维问题等价转换为"包含轴线的截面的2维问题"。圆筒形容器的内压问题、螺栓的螺纹、O形圈的压缩、注射成型品的残余应力——这些3维建模需要数十万单元，但轴对称2维模型只需数千单元。在有限元法中，不使用普通的壳单元/实体单元，而是使用表达回转体截面的"轴对称单元（CAX、CGAX系：Abaqus; PLANE25：ANSYS）"。在压力容器设计（ASME BPVC）的筒体应力评估中，轴对称有限元法是标准方法。

可以用的是"形状轴对称且荷载也轴对称（内压、温度）"的问题。圆筒形坦克、喷嘴、转子（仅轴向力和内压）、密封圈是典型例子。不能用的例子是"形状轴对称但荷载非对称"的问题——比如管道受到横向荷载（弯曲）的情况，轴对称分析无法求解。在这种情况下，可以使用傅里叶轴对称（Fourier Axisymmetric）分析方法，通过调和展开处理荷载的非对称成分，以较小计算成本求解（Abaqus的CXASY单元或Nastran的轴对称谐波单元）。首先确认形状、荷载、边界条件的对称性，然后选择合适的分析方法很重要。