遥记当年在校园学振动力学。
老师说,不学静力学,凭借生活和工程经验,往往可以判断变形趋势和受力关系。称为静力学直觉。但如果不学振动力学,仅凭生活和工程经验,恐怕是没办法具备动力学直觉的。
我经常和兄弟们说,静态仿真分析做得合理不合理,通过直觉也许可以判断一下。但振动仿真分析做得对不对,就别指望直觉了,因为往往是反直觉的。
笔者作为力学专业2011年毕业生,等于学习力学14年,今天来浅谈一下仿真模型简化与力学直觉的关系。
本文所说的仿真模型简化,并非指去除倒角细孔等小特征(几何清理)。
在结构仿真中,几何清理是必须的,最主要的目的是降低网格划分难度、减少网格划分规模、提高网格划分质量。有些兄弟认为几何清理会破坏结构轮廓,会导致结果失真。确实会导致失真,但两害相权取其轻,几何清理还是得做。
本文所谈的仿真模型简化是指,用户根据自己的力学直觉,大幅简化模型。比如:
1)把部分结构简化为点质量;
2)把接触关系简化为连接副;
总而言之,本文所谈的模型简化是指对实际模型进行抽象,等效力学关系,大幅简化模型。
固定A和B,C施加100N拉力,请问根据你的力学直觉,你认为A和B的受力是多少?
仿真结果:
很多人都能想到A和B各分担50N,但有多少人能想到Z向还有反力?
改变杆件的直径,你认为A和B的受力是多少?
仿真结果:
有多少人能想到,A和B没有均分外载荷,并且Z向反力增加了很多。
改变外力方向,你认为A和B的受力是多少?
仿真结果:
有多少人能想到,A和B分担的载荷差距能这么大?
经过以上测试,你对你的静力学直觉还有信心吗?
正确合理的模型简化,既能提高仿真速度,也能提高仿真精度,还体现着用户的水平。
对于一个没有经过力学系统训练的人,仅凭生活和工程经验判断力学问题的成功率有多大?
不可否认,有一定的成功率,但成功率没有想象的那么高。所以我建议:
1)对于特别简单或业内惯例,也许我们可以相信自己的直觉;
2)对于复杂情况或不熟悉的场景,最好验证下简化模型的方法。
笔者长期从事力学分析,具备一定的理论水平和工程经验,但笔者对自己的力学直觉没那么自信。
希望读者兄弟,对自己的力学直觉也多点疑虑。平时简化模型的时候,多做点验证工作,不要冲动。