你是否曾經遇過這樣的困擾？ 設計好的零件，卻在製造後發現強度不夠，甚至斷裂？ 建築結構或橋樑設計完成，但不確定能否承受長期載荷？ 想降低產品開發成本，但又不確定哪些地方需要強化，只能靠經驗猜測？（比如飛機機翼、電子設備外殼、人工關節等） 在現實世界中，每個產品、每個結構，都會經歷各種載荷挑戰，像是壓力、拉力、彎曲、扭轉，如果等到實際製造後才發現問題，不僅成本高昂，甚至可能有安全疑慮。所以，在設計階段就先進行「線性靜力分析」（Linear Static Analysis），可以幫助我們利用電腦模擬真實世界的受力情況，確保在問題發生前就先找出風險，讓產品設計經得起考驗。 什麼是線性靜力分析？ 想像一下，你站在一座橋上，橋會因為你的重量稍微下沉一點點，但當你離開後，它又會回復原狀。這種可預測、可恢復的變形，就是線性靜力分析（Linea Static Analysis）的核心概念。 Abaqus線性靜力分析是結構力學中的一種基本分析方法，幫助工程師計算各種結構在靜態載荷作用下的應力、應變與位移行為，該方法假設材料行為為線性彈性，並且載荷施加後結構內部的變形與應力反應是穩定且不隨時間變化的。在產品進入量產之前，我們可利用Abaqus測試並評估結構設計的安全性與性能。它的應用範圍很廣，包括日常生活中經常都會接觸到的應用，例如： ♦ 機械工程：評估零件的剛度、應力分佈與設計優化。 圖1.有限元素分析（FEA）應力分佈圖，顯示了機械零件的應力分佈，紅色表示高應力區域，藍色表示低應力區域。Abaqus線性靜力分析可確認齒輪、支架的強度，避免因受力過大而破裂。 ♦ 土木結構：評估橋樑、建築物在長時間受力後的變形程度。 圖2.Abaqus有限元素分析（FEA）變形結果的3D視覺化圖示，分析在靜載下的強度與變形，紅色表示最大位移區域，藍色表示最小位移區域。 ♦ 航空與航太：分析飛機機翼、機身結構、發動機零件的應力和剛度。 圖3.航空與航太模擬圖 ♦ 電子產品：研究筆電外殼、PCB板與半導體封裝的結構強度與熱變形。 圖4.電子產品模擬圖 ♦ 生物醫學：模擬人體骨骼和植入物的機械響應。 新手也能學會！Abaqus線性靜力分析流程 如果你是第一次接觸Abaqus，可能會覺得它很複雜、不知道從哪裡開始。但其實只要按照以下步驟，就能輕鬆完成一次分析。透過這些步驟，你可以在設計階段先發現問題，避免不必要的修改成本，讓設計一次到位！ 步驟1：建立3D幾何模型 在Abaqus/CAE中建立零件的幾何模型。 匯入來自CAD軟體（如CATIA、SolidWorks、CREO）的模型。 步驟2：定義材料性質 不同材料的強度與剛性不同，例如鋼材比鋁合金更硬，而橡膠則具有較大的變形能力。在Abaqus中輸入指定材料的彈性模數（Elastic Modulus, E）和泊松比（Poisson’s Ratio, ν）。 可選擇等向性（Isotropic）或各向異性（Anisotropic）材料模型。 步驟3：設定邊界條件與載荷 這就像是模擬一座橋梁時，要設定哪裡是固定的橋墩、哪裡會受到車輛的重量。你可以施加外力，如集中力、壓力或重力。 設定固定支撐、鉸支座或約束邊界條件。 步驟4：建立有限元素網格（Mesh） Abaqus會把你的模型切割成許多小單元，這樣才能更準確地計算應力分佈。選擇合適的單元類型，如四邊形（Quad）或三角形（Tri）、六面體（Hex）或四面體（Tet）。 設定適當的網格細化程度，可以在計算精度與運算速度之間找到平衡。 圖5.有限元素分析（FEA）網格的3D視覺圖，展示了四邊形（Quad）、六面體（Hex）和四面體（Tet）單元的網格細化。 步驟5：選擇分析方法 對於一般的小變形問題，我們選擇Static, Linear Perturbation；如果需要考慮接觸或大變形，則應該使用Static, General。 設定求解參數，如收斂準則。 步驟6：運行後處理分析並求解 提交作業（Job）並執行求解後，Abaqus將計算出應力、應變和變形結果，透過彩色分佈圖檢視哪裡的應力最大，預測可能的失效點。 匯出數據進行進一步的分析與報告製作。 為什麼選擇Abaqus？ 許多工程師在剛接觸Abaqus時，會覺得它的介面太過專業，甚至擔心自己無法駕馭這款軟體。但其實每個熟練的工程師，都是從零開始學起的。使用Abaqus線性靜力分析，將幫助您： 精準模擬，減少試錯成本 Abaqus採用有限元素法（FEM）進行高效求解，能夠精確模擬各種結構的受力情況，幫助工程師在開發初期預測問題，避免昂貴的後續修改。 強大的網格劃分與單元類型 Abaqus提供豐富的單元庫，包括1D、2D和3D單元，使其能夠適應不同幾何與材料的建模需求，提高計算效率與準確性。 直覺操作，新手也能輕鬆上手 Abaqus/CAE內建友好的圖形介面（GUI），讓使用者輕鬆設定材料屬性、施加載荷、建立網格並執行分析，不論是初學者還是專業工程師，都能有效運用。 跨軟體整合，提高工作效率 Abaqus可與其他CAD/CAE軟體（如CATIA、SolidWorks、ANSYS）進行無縫整合，並支援Python自動化建模，讓工作流程更加順暢。 高效計算，應對各種規模分析 支援多核心CPU和GPU平行運算，大幅提升分析速度並獲得精準結果。適用於從小型零件到大型結構的分析。 什麼情況下，需要更進階的分析？ 當然，線性靜力分析雖然適用於許多結構問題，但並不是所有情境都適合，例如： ♦ 當結構發生大變形時（如橡膠、金屬沖壓變形），線性假設不再成立，那就需要使用「非線性分析」來處理。 ♦ 如果有接觸與摩擦（如齒輪咬合、螺栓連接），那麼線性靜力分析的精度就不夠，需要改用Static, General分析步驟，進一步設定自動接觸分析。 ♦ 如果材料屬性具有塑性、超彈性或粘彈性行為（如金屬的永久變形），那麼應該使用非線性材料模型來進行模擬。 這些問題，都可以透過Abaqus的進階功能來解決，讓模擬更接近真實情境。 讓設計更可靠，從現在開始！ 產品開發不能憑運氣，精確的數據分析才是確保安全與效能的關鍵。無論是新手入門，或進階優化，Abaqus都能幫助您提升模擬效率、降低試錯成本、精準優化設計。從零件強度測試、結構受力分析，到產品的可靠性評估，Abaqus提供高準確度數據支持，讓您在設計階段就能做出更明智的決策，降低研發成本，提升產品競爭力。 踏出第一步才是關鍵！歡迎填寫聯絡表單，或參加士盟年度教育訓練，獲取專業指導，讓士盟為您找到最適合的解決方案，讓設計更可靠，決策更有信心！ 關鍵字：Abaqus、線性靜力分析、結構力學模擬、有限元素分析、工程模擬軟體