弹性力学仿真软件：SimScale：弹性力学边界条件的SimScale实现.pdfVIP

弹性力学仿真软件：SimScale：弹性力学边界条件的

SimScale实现

1弹性力学仿真软件：SimScale

1.1SimScale平台概述

SimScale是一个基于云的工程仿真平台，它允许用户在无需本地高性能计

算资源的情况下进行复杂的工程分析。该平台支持多种仿真类型，包括流体动

力学、热分析、结构力学等，适用于产品设计、优化和验证的各个阶段。

SimScale的用户界面直观，同时提供了强大的后处理工具，使得数据分析和可

视化变得简单高效。

1.1.1平台特点

基于云的计算：用户无需拥有昂贵的硬件，即可运行复杂的仿真

任务。

多物理场仿真：支持流体、热、结构等多物理场分析，满足不同

工程需求。

用户友好的界面：提供图形化界面，简化仿真设置过程。

实时协作：允许多个用户同时在一个项目上工作，促进团队合作。

广泛的材料库和网格生成工具：内置丰富的材料属性库和智能网

格生成算法，提高仿真准备效率。

1.2弹性力学仿真基础

弹性力学是研究物体在外力作用下变形和应力分布的学科。在工程设计中，

通过弹性力学仿真可以预测结构在不同载荷条件下的行为，从而确保其安全性

和性能。SimScale的弹性力学仿真功能基于有限元方法（FEM），能够处理静态、

动态和非线性问题。

1.2.1基本概念

应力：单位面积上的内力，通常用牛顿每平方米（Pa）表示。

应变：物体在外力作用下发生的变形程度，无量纲。

弹性模量：材料抵抗弹性变形的能力，是应力与应变的比值。

泊松比：横向应变与纵向应变的比值，反映材料横向变形的特性。

1.2.2仿真流程

1.几何模型创建：在SimScale中导入或创建几何模型。

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2.材料属性定义：选择或定义材料的弹性模量、泊松比等属性。

3.网格划分：根据模型的复杂度和分析需求，生成合适的网格。

4.边界条件设置：定义结构的约束和载荷，如固定端、力、压力等。

5.求解设置：选择求解器类型，设置求解参数。

6.运行仿真：提交任务，SimScale在云上进行计算。

7.结果分析：通过后处理工具，分析应力、应变和位移等结果。

1.3SimScale在弹性力学中的应用

SimScale在弹性力学领域的应用广泛，从简单的静态分析到复杂的非线性

动态分析，都能提供精确的解决方案。下面通过一个具体的例子来说明

SimScale如何实现弹性力学边界条件的设置。

1.3.1示例：悬臂梁的静态分析

假设我们有一根悬臂梁，长度为1米，宽度和厚度均为0.1米，材料为钢，

弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。我们想要分析在梁的自由端施加1000N的

垂直力时，梁的应力和位移分布。

1.3.1.1几何模型创建

在SimScale的项目中，首先导入或创建悬臂梁的几何模型。

1.3.1.2材料属性定义

定义材料属性，包括弹性模量和泊松比。

#Python示例代码：定义材料属性

material_properties={

name:Steel,

elastic_modulus:200e9,#弹性模量，单位：Pa

poisson_ratio:0.3#泊松比

}

1.3.1.3网格划分

根据模型的尺寸和分析需求，生成网格。

#Python示例代码：网格划分

mesh_settings={

type:Standard,

params:{

max_element_size:0.05,#最大网格尺寸，单位：m

min_element_size:0.005#最小网格尺寸，单位：m

2

}

}

1.3.1.4边界条件设置

设置悬臂梁的固定端和施加的力。

#Python示例代码：边界条件设置

boundary_co