平面应变 — CAE用语解说

简单来说，"厚度方向不伸缩"的结构就是平面应变。假设厚度方向的应变ε_zz为零。典型应用包括大坝、隧道、地基等厚度相对断面尺寸极长的结构。

比如说隧道，要是长度有100米，那么中间部分的截面就不会受到端部的影响。周围的地基把它约束住了，所以厚度方向不能自由变形。这样"ε_zz=0"这个假设才成立。

说得好！这正是平面应力的决定性区别。平面应变中ε_zz=0但σ_zz≠0。因为被约束住了，"想伸长但伸不了"这种状态，结果厚度方向就产生了应力。这个应力是通过泊松比从σ_xx和σ_yy自动计算出来的。

轴对称用于回转体，比如压力容器、法兰这样以轴线为中心对称的结构。平面应变用于断面一致且很长的结构，比如管道的截面、堤坝的截面分析等。要根据结构的几何特征来选择合适的假设。

厚结构用平面应力分析，会忽略厚度方向的约束应力，导致应力分布被低估。反过来，薄板用平面应变分析，会假设一个不存在的约束，应力被高估了。特别是在破坏韧性或塑性区的评估中，这种误差会很危险。

对。不确定的时候，可以把3D分析的结果和2D近似做比较。如果厚度方向的应变确实接近零，就能确认平面应变假设是合理的。2D分析计算快，一旦假设确认无误，就特别适合设计阶段的参数扫描。