CAE仿真工程师面试100问答案41—60

还在熬夜等答案到天荒地老吗？来了，它来了，CAE仿真工程师面试100问答案系列终于千呼万唤始出来——这是系列第3篇，头发存量不足者慎入！

41. ABAQUS中C3D8、C3D8R、C3D8I的区别，优缺点，适用范围

42. CAE仿真需考虑的主要问题

1).模型简化与精度平衡
   - 几何简化：复杂几何体需要简化（如去除微小特征、对称性利用）以提高计算效率，同时避免过度简化导致结果失真。

2). 网格划分质量
   - 网格类型：选择结构化、非结构化或混合网格，需考虑几何复杂度与计算效率。
   - 网格密度：关键区域（如应力集中、流场梯度大处）需局部加密，避免粗网格导致精度不足。
   - 网格质量检查：检查雅可比比、长宽比、扭曲度等指标，避免畸变网格导致求解发散。

3). 材料模型与参数准确性
 - 本构模型选择：线性弹性、弹塑性、超弹性、黏弹性等模型需与材料实际行为匹配。
   - 材料参数输入：实验数据或文献数据的可靠性直接影响结果可信度，需注意温度、应变率等环境依赖性。

4). 边界条件与载荷定义
   - 约束条件：过度约束或欠约束会导致不真实的位移或应力分布。
   - 动态载荷处理：瞬态分析中需准确定义时间历程载荷（如冲击、振动）。
   - 接触问题：接触面定义、摩擦系数和穿透容差的设置需谨慎，否则易导致收敛困难。

5). 求解器选择与求解设置
 - 收敛控制：设置合理的收敛容差和迭代步数，避免虚假收敛或计算资源浪费。
   - 时间步长：瞬态分析中需满足稳定性条件（如CFL数），步长过大会导致结果振荡

6). 结果验证与实验对标
   - 实验验证：通过实测数据（如应变片、温度场）验证仿真结果的可靠性。
   - 不确定性量化：考虑制造公差、环境波动等随机因素对结果的影响。

43. 弹性力学三大方程                   

  平衡方程： 应力与外力的平衡关系

 几何方程：应变与位移的关系

 物理方程：应力与应变的关系

44. 形函数的作用

形函数表达了单元内部的位移场，通过节点位移实现了单元内任意点位移/应变的映射

45. 等参单元的意义

定义：单元几何与位移场采用相同形函数和节点参数描述。

优点：

简化复杂几何的网格划分（映射到标准立方体/正方形）。

46. 理力、材力、弹力的区别

理论力学：研究刚体，无变形，仅考虑运动与平衡 如机构运动分析

材料力学：研究变形体，小变形，遵循简单截面假设，主要用于结构强度与刚度设计，研究对象多为杆、梁、轴 

弹性力学：任意弹性体，严格满足三大方程，无截面假设，可解决复杂应力分布问题 

47. 两根梁，截面长度完全一样，一个塑料一个钢材，哪个刚度更大

钢材梁刚度更大。

钢材弹模200GPa，塑料5GPa，I只与截面相关，固相同，综上钢的刚度更大

48. 复合截面惯性矩

计算步骤如下：

1). 分解截面为简单形状
将复合截面拆分为多个简单几何形状（如矩形、圆形），并标注各部分的尺寸和相对位置。

2). 计算各部分面积与形心位置
- 计算每个简单形状的面积 

- 确定每个简单形状的形心坐标（需选定参考坐标系，通常以截面底部或左侧为基准）。

3). 确定复合截面的中性轴位置（形心轴）

4).应用平行轴定理计算各部分惯性矩

5).叠加总惯性矩

49. 工作CAE单元类型与尺寸选择

单元类型：四面体为主，六面体为辅。 六面体精度高（适合规则区域）；四面体适应复杂几何（如铸件、生物模型）     |

单元尺寸：关键区域细化（如应力集中） 根据梯度变化调整：小尺寸捕捉高应力梯度，大尺寸节省计算资源               

50. 强度和刚度的区别

51.金属热处理的种类

 

 

 

52.材料强度怎么增强？  

1). 合金化：添加合金元素（如钢中加入Cr、Ni）形成固溶体或第二相，阻碍位错运动。  

2). 热处理：  

  淬火+回火：提高钢的硬度和韧性。  

  时效硬化：铝合金通过沉淀强化提高强度。  

3). 加工硬化：冷轧、冷拔等塑性变形增加位错密度。  

4). 细化晶粒：通过快速冷却或添加晶粒细化剂（如钛、硼），利用霍尔-佩奇效应。  

5). 复合材料：加入纤维（碳纤维、玻璃纤维）增强基体材料。  

6). 表面处理：渗碳、氮化提高表面硬度和耐磨性。  

 

53.电脑在运行过程中发生变形是什么原因？  

1). 热膨胀：CPU、GPU等高功耗部件发热导致材料膨胀，不同材料膨胀系数差异引发变形。  

2). 结构设计缺陷：散热不良或机械支撑不足，长期受热后产生蠕变。  

3). 电池膨胀：锂离子电池老化或故障导致内部产气顶起外壳。  

4). 材料疲劳：塑料外壳在反复热循环下发生应力松弛。  

 

54.空调塑料扇叶是怎么做的，需要考虑什么？  

   

 

制造流程：    

1). 材料选择：耐高温工程塑料（如POM、增强尼龙）。    

2). 注塑成型：模具设计确保叶片形状精度和表面光洁度。    

 

关键考虑因素：    

- 空气动力学：叶片曲率设计优化风量和噪音。    

- 动平衡：避免高速旋转时振动。    

- 耐热性：长期在高温环境下工作不变形。    

- 抗蠕变：抵抗离心力和气流载荷的长期作用。    

 

55.剪切惯性矩的计算  

定义：剪切惯性矩（极惯性矩 \(J\)）用于计算圆轴扭转时的剪应力，公式:  

   

56.材料参数曲线的模拟拟合流程  

1). 实验数据获取：通过拉伸、压缩试验得到应力-应变曲线。    

2). 选择本构模型：如线弹性、弹塑性（如Ramberg-Osgood）、超弹性（如Mooney-Rivlin）。    

3). 参数拟合：利用最小二乘法或优化算法（如Levenberg-Marquardt）匹配实验数据。    

4). 验证与修正：检查拟合残差，调整模型参数或更换模型。    

 

如使用Isight软件搭建材料参数拟合流程  

   

   

 

57.屈服应力是什么？  

- 定义：材料开始发生塑性变形的最小应力值。    

塑性材料：  

   

   

 

脆性材料：0.2%残余应变对应的应力值  

 

    

58.Mises应力定义，适用什么情况？  

- 公式：    

   

 

- 适用场景：韧性材料（如金属）在复杂应力状态下的屈服判断。    

   

 

59.Tresca应力定义，适用什么情况？ 
 

-公式：  

   

- 适用场景：各向同性材料（如金属）的屈服判断，结果比Mises准则保守。    

   

题外话：为什么Tresca比Mises更保守？  

看图就行了，Tresca在Mises之内。通常，Mises准则也更加准确，更接近真实的强度情况。  

   

 

60.莫尔强度理论及其应用  

主要用于预测材料在复杂应力状态下的破坏，尤其适用于脆性材料（如岩石、混凝土、陶瓷等）。其核心观点是：    

材料的破坏由作用面上的剪应力和正应力共同决定，破坏条件需通过实验确定的“破坏包络线”来描述。  

   

 

莫尔圆与破坏包络线相切或相交，则材料发生破坏