1.线性静态分析
当载荷作用于物体表面上时，物体发生变形，载荷的作用将传到整个物体。外部载荷会引起内力和反作用力，使物体进入平衡状态。图9-6为某托架零件的静态应力分析效果。
线性静态分析有如下两个假设。
●静态假设。所有载荷被缓慢且逐渐应用，直到它们达到其完全量值。在达到完全量值后，载荷保持不变（不随时间变化）。
●线性假设。载荷和所引起的反应力之间关系是线性的。例如，将载荷加倍，模型的反应（位移、应变及应力）也将加倍。
2.频率分析
每个结构都有以特定频率振动的趋势，这一频率也称作自然频率或共振频率。每个自然频率都与模型以该频率振动时趋向于呈现的特定形状相关，称为模式形状。
当结构被频率与其自然频率一致的动态载荷正常刺激时，会承受较大的位移和应力。这种现象就称为共振。对于无阻尼的系统，共振在理论上会导致无穷的运动。但阻尼会限制结构因共振载荷而产生的反应。图9-7为某轴装配体的频率分析。
图9-6 线性静态分析
图9-7 频率分析
3.线性动力分析
静态算例假设载荷是常量或者在达到其全值之前按非常慢的速度应用。由于这一假设，模型中每个微粒的速度和加速度均假设为零。其结果是，静态算例将忽略惯性力和阻尼力。
在很多实际情形中，载荷并不会缓慢应用，而且可能会随时间或频率而变化。在这样的情况下，可使用动态算例。一般而言，如果载荷频率比最低（基本）频率高1/3，就应使用动态算例。
线性动态算例以频率算例为基础。软件将通过累积每种模式对负载环境的贡献来计算模型的作用。在大多数情况下，只有较低的模式会对模型的响应发挥主要作用。模式的作用取决于载荷的频率内容、量、方向、持续时间和位置。
动态分析的目标如下。
●设计要在动态环境中始终正常工作的结构体系和机械体系。
●修改系统的特性（几何体、阻尼装置、材料属性等），以削弱振动效应。
图9-8为篮圈对灌篮动作产生的冲击载荷的响应波谱分析。响应图表清晰地描述了篮圈在灌篮过程中的振动情况。
图9-8 篮圈的线性动力分析
4.热分析
热传递包括传导、对流和辐射三种传热方式。热分析计算物体中由于以上部分或全部机制所引起的温度分布。在所有三种机制中，热能从具有较高温度的介质流向具有较低温度的介质。传导和对流传热需要有中间介质，而辐射传热则不需要。
传热分析根据与时间的相关程度分为如下两种类型。
●稳态热力分析：在这种分析中，只关心物体达到热平衡状态时的热力条件，而不关心达到这种状态所用的时间。达到热平衡时，进入模型中每个点的热能与离开该点的热能相等。一般来说，稳态分析所需的唯一材料属性是热导率，图9-9为某零件的稳态热力分析结果图解。
●瞬态热力分析：在这种分析中，只关心模型的热力状态与时间的函数关系。例如，热水瓶设计师知道里面的流体温度最终将与室温相等（稳态），但设计师感兴趣的是找出流体的温度与时间的函数关系。在指定瞬态热分析的材料属性时，需要指定热导率、密度和比热。此外，还需要指定初始温度、求解时间和时间增量。图9-10为某零件的瞬态热力分析结果图解。
图9-9 稳态热力分析结果图解
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图9-10 瞬态热力分析结果图解
5.线性扭曲分析
细长模型在轴载荷下趋向于扭曲。扭曲是指当存储的膜片（轴）能量转换为折弯能量而外部应用的载荷没有变化时，所发生的突然变形。从数学上讲，发生扭曲时，刚度矩阵变成奇异矩阵。此处使用的线性化扭曲方法可解决特征值问题，以估计关键性扭曲因子和相关的扭曲模式形状。
模型在不同级别的载荷下可扭曲为不同的形状。模型扭曲的形状称为扭曲模式形状，载荷则称为临界或扭曲载荷。扭曲分析会计算【扭曲】对话框中所要求的模式数。设计师通常对最低模式（模式1）感兴趣，因为它与最低的临界载荷相关。当扭曲是临界设计因子时，计算多个扭曲模式有助于找到模型的脆弱区域。模式形状可帮助您修改模型或支持系统，以防止特定模式下的扭曲。
图9-11为三块尺寸均为10×2英寸的矩形板的线性扭曲分析，按图中方式连接，中间的板厚度为0.4英寸，其他两块板厚度为0.2英寸。
图9-11 线性扭曲分析
6.非线性静态分析
线性静态分析假设载荷和所引发的反应之间的关系是线性的。例如，如果将载荷量加倍，反应（位移、应变、应力及反作用力等）也将加倍。
图9-12为线性静态分析和非线性静态分析的反应图解。
所有实际结构在某个水平的载荷作用下都会以某种方式发生非线性变化。在某些情况下，线性分析可能已经足够。在其他许多情况下，由于违背了所依据的假设条件，因此线性求解会产生错误结果。造成非线性的原因有材料行为、大型位移和接触条件。图9-13为平板的几何体非线性分析结果图解。
图9-12 反应图解
图9-13 几何体非线性分析结果图解
7.疲劳分析
我们注意到，即使引发的应力比所允许的应力极限要小很多，反复加载和卸载一段时间后也会削弱物体。这种现象称为疲劳。每个应力波动周期都会在一定程度上削弱物体。在数个周期之后，物体会因为太疲劳而失效。疲劳是许多物体失效的主要原因，特别是金属物体。因疲劳而失效的典型示例包括旋转机械、螺栓、机翼、消费产品、海上平台、船舶、车轴、桥梁和骨架。
图9-14 起落架疲劳分析结果
图9-15 硬盘跌落测试
图9-14为小型飞机的起落架疲劳分析结果图解。
8.跌落测试分析
跌落测试算例会评估对具有硬或软平面的零件或装配体的冲击效应。掉落物体到地板上是一种典型的应用，该算例也由此而得名。程序会自动计算冲击和引力载荷，不允许其他载荷或约束。图9-15为硬盘跌落测试结果图解。
9.压力容器设计
在压力容器设计算例中，将静态算例的结果与所需因素组合，每个静态算例都具有不同的一组可以创建相应结果的载荷。这些载荷可以是恒载、动载（接近于静态载荷）、热载、震载等。压力容器设计算例会使用线性组合或平方和平方根法（SRSS），以代数方法合并静态算例的结果。图9-16为压力容器设计算例分析案例。
图9-16 压力容器设计算例
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