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结构力学模拟
使用 VGSTUDIO MAX
直接在计算机层析成像（CT）扫描出的数据上进行有限元（FE）应力模拟。VGSTUDIO MAX 的结构力学模拟功能提供了易于使用的模拟模型，该模型特别适用于高度复杂的结构，例如泡沫、晶格结构或具有微观孔隙度的组件，因为不需要符合几何形状的网格。只需点击一下鼠标，即可在缺陷周围执行应力集中模拟时，考虑孔隙度分析的结果。这些结果已经通过了试验性测试与传统 FEM 模拟的验证。
结构力学模拟功能
直接在 CT 扫描出的数据上进行力学模拟
由于可以直接处理体素数据，因此我们易于使用的有限元（FE）模拟软件
- 可用于施加静态机械负荷（定向力、扭矩和压力）；
- 可用于模拟由一种或多种线性弹性材料制成的材料样品和组件；
- 可易于构建模拟模型，哪怕是面对高度复杂的结构（例如泡状结构或具有微观孔隙度的组件）以及生物力学结构；
- 会使用 VGSTUDIO MAX 中精确到亚体素的局部自适应表面测定；
- 只需点击一下鼠标即可计算出微缺陷区域中的应力集中，并考虑到 VGSTUDIO MAX 中提供的任何孔隙度分析的结果；
- 可提供在单个软件中实现从分割到结构模拟的无缝工作流程。
仿生优化的航空结构支架上的应力分析
开孔泡沫铝的压缩材料样品
组件中各个孔处的应力集中
加载的具有可视化力线的蛇（Causus rhombeatus）的牙齿，显示了模拟的咬合力（数据来自 du Plessis, A., le Roux, S. G., & Broeckhoven, C. (2016), 由 Stellenbosch 大学的 CT 扫描仪中心负责扫描）
结果
您可以直接在真实部件的扫描图上查看结果：
- 计算并可视化冯·米塞斯应力、最大剪切应力和最大主应力，以评估塑料屈服极限或评估断裂风险。
- 将应力张量场显示为力线，该力线表示应力张量的本征向量方向，其长度对应于相应本征值的大小。
- 在计算出的体积中的每个点上显示用颜色编码的位移幅度，以查看计算出的变形。
热点处的应力集中
识别您的零件中严重受压的区域：
- 检测和可视化冯·米塞斯应力的局部极大值、最大剪切应力、最大主应力，以及检测位移幅度。
- 识别并可视化所选应力分量或位移超出指定阈值的相连接的区域。
检测和可视化冯·米塞斯应力的局部极大值
计算选定应力分量的最大值（热点）
与基于 CAD 的模拟进行比较
将基于实物的 CT 数据的模拟结果与相应的 CAD 模型上的模拟进行比较：
- 模拟 CAD 模型和实物（包括它的所有间断面和形状偏差）。
- 自动比较相同或相似对象的两个模拟结果（针对冯·米塞斯应力、最大主应力、最大剪切应力或位移幅度）。
- 计算结构上各点的相应数值之差，并用颜色编码将结果在零件上可视化。
已获验证的结果
针对常规有限元分析的结果，已对结构力学模拟模块中的模拟方法进行了数值验证，并显示出良好的一致性。它也已通过机械物理测试的实验验证，其结果是它能够识别结构部件中最可能出现断裂的位置。(Predicting Failure in Additively Manufactured Parts Using X-Ray Computed Tomography and Simulation, Peer Reviewed Paper, 7th International Conference on Fatigue Design 2017)
好处
低工作量
- 不需要计算网格
- 不需要模拟方面的专业知识
- 使用单个软件即可实现从材料分割到缺陷检测再到模拟的无缝工作流程
切实可行
- 通过亚体素精度的材料分割，可以捕捉到所有的微结构细节
- 模拟的应力可直接与底层材料微结构联系起来（例如：孔的尺寸、位置与形状，或者开孔泡沫内的支柱厚度）
已获验证
- 预测的断裂位置与抗拉强度在带孔的 3D 打印组件的实验拉伸试验中得到了验证
- 立方格子的有效弹性性能通过了常规 FEM 模拟的验证