结构分析是对压力对材料结构及其各自要素的影响的评估。这种分析使用应用力学、应用数学和材料科学来估计结构的变形、应力、内力、支撑反作用力和整体稳定性。结构分析的结果验证了结构的完整性，并且是工程设计过程的关键部分。

结构分析类型

　　在SimScale中，我们主要进行三种类型的结构分析，包括静态、动态和频率。在静态和动态分析类型中，非线性都可以包括在内。非线性由材料的塑性组成，这意味着它们导致大变形、分离接触和塑性超弹性蠕变。

　　结构静态强度分析

　　静态分析考虑静态载荷或稳态载荷，通常用于确定不会产生显著惯性或阻尼效应的力引起的应力和应变。

　图1为结构分析静态负载下的车轮

　　动态分析

　　与静态分析相反，动态分析着眼于瞬态载荷，包括随时间变化的力，同时考虑惯性。本文的特色案例研究将使用这种分析类型来评估耳机的结构完整性。

　　图2为耳机的动态影响分析

　　频率分析

　　最后，频率分析使用有限元分析软件找出结构的不同固有频率。要了解更多关于自然频率分析的信息，看看这个博客，它使用有限元分析和计算流体力学来分析结构的完整性。

　　图3为结构的固有频率分析

　　什么是工程压力和真正的压力?

　　结构分析的主要目标之一是确定施加在结构上的应力。为了进一步定义压力，我们应该将真正的压力和工程压力视为两个独立但相似的指标。要计算真正的应力，需要考虑由于伸长力引起的横截面积的变化。工程应力不考虑这种变化，只考虑结构的原始横截面积。在下面的模拟项目中，评估真实应力。

　　案例分析:耳机的动态影响分析

　　基于正脉科工CAE的有限元分析项目通过跌落测试评估从1.7米高度跌落的一副耳机所受的应力和变形的动态影响。评估应力后，进行几何变化，并再次运行模拟，以确定如何减轻以断裂形式出现的设计缺陷。这一影响分析旨在回答一个重要问题:聚氯乙烯(聚碳酸乙烯酯)成分会破裂或变形吗?

　　耳机计算机辅助设计包括材料和聚氯乙烯屈服强度55兆帕

　　模拟设置:条件和建模

　　冲击速度方程，其中a =加速度(9.81m/s^2)和x =距离(1.7米)

　　耳机从1.7米下降，通过使用上面显示的等式，我们可以计算出5.775米/秒的冲击速度。一旦确定了冲击速度，时间步长就是必须考虑的下一个重要因素。时间步长应足够小，以捕捉冲击的全部细节并捕捉峰值应力。这可以通过使用冲击速度(5.775米/秒)和模型化的间隙距离(该模拟设置为18毫米)来计算。因此，dist/Vi(0.018/5.775 = 0.00312[秒)相当于0.001[秒]是一个合理的时间步长。

　　耳机受力应变分析显示主要疼痛点

　　有限元分析:塑性变形和几何修改

　　最初的模拟发现聚氯乙烯上有很大的应力，特别是在两个不同的疼痛点，其中应力大于产量(55MPa)。由此产生的影响可能导致部件塑性变形，甚至折断。后处理表明需要进行计算机辅助设计修改。

　　撞击后耳机上的工程应力和真实应力(撞击分析的结果)

　　然后修改计算机辅助设计，在连接部件的脆弱弯头处增加质量。这增加了结构的刚度和强度。仅选择了一个应力痛点进行修改，为将来可能的修改提供了一个示例，并基于该修改提供了局部结果改进。

　　强调耳机第二次设计迭代的改进

　　结论

　　在计算机辅助设计修改后，通过后处理仍然可以看到一些应力，但是，它比初始设计版本中发现的应力低得多。所发现的最终应力水平很可能不会导致塑性变形。当通过有限元分析和影响分析得知应力时，应通过进一步的设计迭代来降低风险，以延长产品的寿命。