应力模拟器是一种用于预测和分析材料或结构在受力条件下应力分布、应变状态及潜在失效风险的计算机软件系统。它通过数值方法模拟外部载荷作用下的结构响应,为工程设计提供关键数据支持。
核心功能包括建立几何模型、定义材料属性、施加边界条件和载荷、运行计算并输出应力云图、位移曲线等结果。这些功能帮助工程师在物理原型制作前验证设计的合理性,避免因设计缺陷导致的结构失效。
广泛应用于航空航天领域,如飞机机身、发动机部件的应力分析;汽车工业中,用于汽车底盘、车身结构的强度评估;建筑工程中,对桥梁、高层建筑的应力分布进行预测;医疗设备领域,如人工关节、植入物的应力分析。
基于有限元分析(FEM)技术,将复杂结构离散为有限个单元,通过数学方程求解各单元的应力、应变。同时结合计算流体动力学(CFD)等多物理场耦合技术,模拟流体与结构的相互作用,如风载对建筑物的应力影响。
相比传统试验方法,应力模拟器显著降低研发成本,减少物理试件的制造与测试次数。同时提高安全性,通过模拟极端工况(如地震、撞击)预测结构失效点,优化设计以提升结构可靠性。
随着人工智能技术的融合,应力模拟器将具备更智能的模型自动优化能力,通过机器学习算法自动调整计算参数,提升预测精度。多物理场耦合技术的深化应用,将实现更全面的工程问题模拟,如热-力耦合、电-磁-力耦合下的结构响应分析。