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力学生浅谈:仿真模型简化与力学直觉!靠谱吗?

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力学直觉的来源   


   

     
     

     

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。

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仿真模型简化        

   

     
     

     

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。

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案例实战-测试你的力学直觉 


   

     
     

     

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?


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模型简化的正确态度    


   

     
     

     

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。

来源:博集华仿
静力学振动理论机器人
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-11-08
最近编辑:2小时前
博集华仿
硕士 致力于推广工程仿真技术
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