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1、2.1.3midasNFX（Designer）的分析功能midasNFX（Designer）所提供的主要分析功能如下：A. 线性静态分析（LinearStaticAnalysis）静力分析（StaticAnalysis）的条件是作用的荷载不随时间变化，也可以假定为荷载缓慢渐进到达最大值后不再随时间变化。在实际工程中当作用荷载的频率小于结构最低频率的1/4时可以视为静力分析。另外，线性（Linear）是指作用在结构的荷载和物体的响应（位移、应力等）的关系为线性，一般来说应满足下列条件：材料为弹性满足虎克定律（应力和应变呈线性比例关系）。（否则为材料非线性分析）发生的位移足够小不影响结构的刚度。（
2、否则进行几何非线性分析）荷载作用过程中边界条件不发生变化。（否则进行与接触分析类似的边界非线性分析）即线性静力分析是指在满足上述条件的结构上作用不随时间变化的荷载进行分析根据“线性”的特征对结果可以进行叠加。（Superposition）。一般来说对线性静力分析结果要分析其（最大）位移和（最大）应力以及相对于许用应力的安全系数。B. 模态分析(自由振动分析,NormalModesAnalysis,FreeVibrationAnalysis)在材料中输入为重量(W)时，必须正确的定义重力加速度(g)。(质量：w/g)主要用于分析结构的固有动力特性，在没有外力和阻尼(Damping)的情况下计算结
3、构的特征值(Eigenvalue)。通过自由振动分析可以得到的结构动力特性有固有频率(或固有周期)和各固有频率的振型等，而这些由结构的质量和刚度决定。对安装在有振动结构体上的部品，为了避免发生共振(Resonance)，最好事先用模态分析的方法来检测部品的固有频率(与结构体的频率或作用载荷(CyclicLoad)的频率进行比较)。一般来说像线性静力分析如2.1.2节的示例所示的流程一样，如果模型对称(几何形状、荷载、边界条件全部对称)时，将对称部分设置对称边界条件后进行分析。但是即便是模型是对称的，振型也可能是不对称的，所以对自由振动等特征值问题不能使用对称条件来分析。C. 线性屈曲分析(Li
4、nearBucklingAnalysis)线性屈曲分析的目的是获得引起结构失稳的临界荷载。失稳是在受压结构的面内应变能转换为弯曲应变能时发生的，此时的荷载为临界荷载。在临界荷载作用下即便是荷载不再增加结构的弯曲变形也将继续增加。临界荷载的大小一般由结构的几何尺寸、刚度以及支承方式决定。线性屈曲分析也是解特征值的问题，计算的特征值)是作用荷载(P)的系数，实际a临界荷载是这两个数的乘积(P=xP)。当特征值(屈曲系数)非常小时，即作用荷载cra接近临界荷载时可通过非线性分析来确认结构的安全性。一般来说结构在受拉、压载荷时会发生屈服破坏。对于下列情况应做线性屈曲分析确认结构的安全性。结构受较大的压
5、力荷载作用时时； 结构的形状长而细时； 结构的厚度非常薄(Thin-walled)时；对应的屈曲数和屈T-乱)孔周(屈曲系D. 热传递分析(HeatTransferAnalysis)热传递分析是计算物体温度分布的方法，并依据该温度分布来判断物体内部的热传递方向和大小。热的传递是通过内部的发热源、热在物体内的传导、物体通过外表面与外部的对流和辐射等完成的。引起热传递的条件随时间发生变化时叫瞬态分析，否则称为稳态分析。另外这些条件随温度发生变化时叫做非线性，不发生变化时叫做线性。另外与需要弹性模量、泊松比等结构分析不同，热传递分析中需要热传导率、比热等参数信息。热通量(HeatFlux)在没有特别
6、的指出载荷/边界条件的边界上，自动地将其视为绝热条件。固定温度绝热(InsUiatioin):没有热交换X乂对流(COnvection)内部热源辐射(Radiation)_-热传递分析所需要的荷载、边界条件v为了利用温度结果来计算热作用力，需要在材料信息中定义热膨胀系数。温度和温度梯度是引起结构应力的主要因素之一，一般做完热传递分析后利用获得的温度分布计算热应力参考midasNFX(Desinger)中为了便于用户使用，提供了完成热传递分析之后可以直接进行热应力分析的功能。温效应.J热,计:E.非线性分析（NonlinearAnalysis）线性分析中假定位移和应变很小、应力和应变呈线性比例关
7、系、结构即使发生变形荷载的作用方向也不放生改变，但是非线性分析中可以考虑材料的特性随荷载发生变化（材料非线性）、发生位移或旋转时荷载的作用方向和分布、大小发生变化（几何非线性）、相邻部分发生间隙或接触（接触非线性）等问题。非线性分析中比较难的问题是材料非线性（特别是材料模型的定义），几何非线性和接触非线性相对来说需要输入的特性较少，在实际分析中也经常会用到。一般情况下在考虑材料非线性时都会要求同时考虑其它非线性（几何、接触）。下面将对材料非线性和几何非线性做简单介绍，对接触非线性会另外进行介绍。1）材料非线性初期为弹性的材料在达到一定应力值后会变为塑性，或者应力-应变关系不再遵循线性关系。mi
8、dasNFX（Designer）中提供的非线性材料模型根据应力-应变关系和屈服准则分为如下类型：超弹性模型在细微的变形率下，也会呈现位移和变形率的非线性关系。显示橡胶、硅胶等非压缩性材料时使用。非线性弹性(NonlinearElastic)弹塑性(ElastoPlastic)范梅塞斯(vonMises),特雷斯卡(Tresca),莫尔-库伦(Mohr-Coulomb), 德鲁克-普拉格(Drucker-Prager)塑性(Plastic)范梅塞斯(vonMises),特雷斯卡(Tresca),莫尔-库伦(Mohr-Coulomb), 德鲁克-普拉格(Drucker-Prager)超弹性(Hyp
9、erElastic):40,000-30000非线性弹性(NOniinearE-lastic):弹塑性(ElasbplaStic)1/1IIIII非线性材料模型示例(等效应力-全应变关系)122)odo几何非线性:LJi线性的最大特点就是发生较大的变形时在材料特性不变的情况下结构的刚度IIIIII发生变化。结构的变形过大时以初始形状为基准建立的平衡方程式应该修改乡状为基准的平衡方程，作用荷载的大小和方向也可能发生变化。例几何非随从力在概念上与冲力(Thrust)类似，它没有已特定坐标为基准的方向定义，是以节点或单元的坐标为基准而定义的。攵为以变I如，压垃形后的力荷载随着作用面积的变化，荷载大小
10、也会发生变化，旋转角度大时荷载作用方向也会发生变化。牛特别是几何非线性分析中有:个非常重要:的概念，即依存于结构的位置/方向的随从力。丁一般线性载荷(W)作用在悬臂梁自由端的一般线性荷载和随从力的差别(作用方向)非线性分析分析的求解过程为首先将总荷载分为多个荷载步，然后逐渐加载到总荷载大小，在各荷载步中使用迭代法计算各荷载步的结果。荷载步骤的大小是影响非线性分析的结果（收敛）的最重要的因素，步长过大则不易收敛，步长过小分析时间会很长且分析结果文件会过大。midasNFX（Analyst中提供自动调整荷载步长（AutoLoadStepping功能，根据收敛情况可以自动调整步长。通常阶跃载荷是由用
11、户来制定的。下位阶跃（根据收敛情况）是由程序自动生成的。F.接触分析(ContactAnalysis)接触分析是指模型发生变形时边界发生非线性变化或边界条件发生变化的分析。在接触分析中两个部分可以发生接触、滑动、粘结或发生摩擦，特别是由各零件组成的机械模型中即使各零件的单元网格不一致，也可以使各零件像焊接在一起那样整体运动。接触分析中需要的信息有接触类型(ContactType)和一对接触面(ContactPair)。midasNFX(Designer)中的分析选项中提供自动搜索接触面(AutoContactSearch)的功能。使用该选项时在前处理中不必定义互相接触的面，由求解器自动搜索面做
12、接触分析。一般来说接触分析属于非线性分析,midasNFX(Designer)中还提供线性接触分析，对焊接接触(Weld)这样的简单接触条件，可以通过线性分析做静力分析和自由振动分析。参考midasNFX(Designer)的热传递分析中也支持接触条件，与静力分析类似即使是单元网格不一致的区域之间或相互间有间隙的区域之间通过传递处理可以使两个区域的接触面保持相同的温度。受拉,.械的接触分析例题(线性静力分析铰接约束整体接触变形形状和有效应力的分布由几个零件组成的G.预应力分析（PrestressedAnalysis）给结构施加预应力（初始应力）时，结构的刚度会发生变化并影响响应。例如在悬臂梁上施加预应力会增加结构的抗弯刚度，从而会减小竖向荷载引起的挠度。预应力对结构刚度的影响在线性静力分析中可视为在结构原有的刚度基础上增加了预应力引起的刚度。没有预应力作用时：Ku=f（K:结构的刚度,u:位移:f:外力）施加预应力时：K+Kpu=f（Kp:预应力引起的刚度变化）midasNFX（Designer）的线性静力分析、自由振动分析、线性屈曲分析、瞬态响应分析、频率响应分析中可以考虑预应力的影响。
