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子結構技術是將一個大型結構分解成一些規(guī)模較小的部分—子結構，單獨分析這些子結構，然后將其拼裝在一起。子結構法的理論基礎是“靜凝聚”，應用靜凝聚技術可以把子結構內部節(jié)點相應的剛度和載荷用子結構邊界節(jié)點(稱為“出口”節(jié)點)的剛度和載荷矩陣來表示。
在算法上，子結構法可把一個階數(shù)很高的線性方程組的求解問題轉化為一些階數(shù)低得多的方程組的求解問題，具有降階凝聚、分階段求解的特點，非常適合對大型復雜結構進行有限元分析。
子結構分析技術可以簡化整體結構的有限元分析，在計算機設備資源有限的情況下，為分析大型結構提供可能。該技術常用于以下3種情況：
(1)在非線性分析中，可以將模型的線性部分作為子結構，避免該部分在非線性迭代過程中反復計算。
(2)可以將結構中的重復部分作為子結構生成超單元，復制得到相同結構部分的超單元，節(jié)省大量機時。
(3)可以將整個結構分為若干子結構分別計算，節(jié)省計算機資源。
子結構技術已被廣泛應用于船舶、汽車等的有限元分析中，但大多數(shù)是采用自頂而下的分析方法，該方法是在調入整體模型的基礎上完成子結構的生成和擴展，易于實現(xiàn)超單元與非超單元邊界節(jié)點的連接，但只適用于相對小一些的模型。對于大型復雜產(chǎn)品(如車體、船舶等)，應采用自底而上的子結構生成方法。該方法對重復構件僅需生成一個超單元，其余的通過移動拷貝來得到超單元，難點是需要克服超單元與非超單元節(jié)點的銜接，所以在工程領域很少應用。
本研究自底而上的子結構分析方法的基礎上，以某貨車車體為例，將車體上的重復構件如側柱、橫帶等生成子結構即超單元，作為標準件，建立子結構庫，在分析中直接調用并拷貝使用，解決拷貝生成的子結構的擴展問題。最后，將子結構分析結果與試驗數(shù)據(jù)進行對比分析，驗證子結構的拷貝技術在車體有限元分析中應用的可行性及有效性。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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