剛性分析的案例
孤立的剛性塊體分析(block analyze-stability) (1)
2 塊體穩定性分析方法
與上面描述的連續破壞過程不同，在地下開挖過程中，經常需要分析孤立楔形體的穩定性，顯然，UDEC和3DEC可以直接分析這種剛性楔形體的穩定性。在實踐中，一個非常有用的分析工具是UnWedge(地下開挖巖石楔的穩定性分析，V5.013, 12/06/2021)。UnWedge用于確定由結構不連續的交叉點形成的巖楔穩定性，基本的工作機理是極限平衡法, 可以計算出楔形體的安全系數。
關鍵塊理論能夠分析孤立楔形體的穩定性，例如【石根華的Discontinuous Deformation Analysis (DDA)文獻聚合 】和Warburton(1985,1987)。
[1] Warburton, PM. (1985) A computer program for reconstructing blocky rock geometry and analyzing single block stability. Computers & Geosciences 11(6), 707-712.
[2] Warburton P. M. (1987) Implications of keystone action for rock bolt support and block theory. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. Vol. 24, 283-290.
3 孤立的剛性塊體分析
孤立的剛性塊體穩定性分析(Isolated Rigid Body Analysis)是Ghazal提出的算法在3DEC中的改進【block analyze-stability】。這種方法計算位于地下開挖表面任何形狀的單一三維剛性塊的穩定性。
展開 ANSA_for_LSDYNA汽車前部吸能盒撞擊剛性墻分析含源文件和分析結果 ￥3.88
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A汽車前部吸能盒撞擊剛性墻分析含源文件和分析結果
適合ANSA初學者或者對分析感興趣的同學，
這個也配備有全套視頻的錄制講解。
不會的同學可以看著這個錄制視頻來做
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碰撞分析案例：保險杠撞擊剛性墻-------ABAQUS/Explicit顯式非線性動態分析
碰撞分析案例：保險杠撞擊剛性墻
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案例關注重點：焊接和撞擊有限元分析模型的定義
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案例背景
隨著科學技術的發展，汽車已經成為人們生活中必不可少的交通工具。但當今由于交通事故造成的損失日益劇增，研究汽車的碰撞安全性能，提高其耐撞性成為各國汽車行業研究的重要課題。目前國內外許多著名大學、研究機構以及汽車生產廠商都在大力研究節省成本的汽車安全檢測方法，而汽車碰撞理論以及模擬技術隨之迅速發展，其中運用有限元方法來研究車輛碰撞模擬得到了相當的重視。而本案例就是取材于汽車碰撞模擬分析中的一個小案例―――保險杠撞擊剛性墻。
案例分析
本案例的幾何模型是通過導入已有的*.IGS文件來生成的（已經通過專用CAD軟件建好模型的），共包括剛性墻（PART-wall）、保險杠（PART-bumper）、平板（PART-plane）以及橫梁（PART-rail）四個部件，該分析案例的關注要點就是主要吸能部件（保險杠）的變形模擬，即發生車體碰撞時其是否能夠對車體有足夠的保護能力？其是否能夠將撞擊瞬間的動能轉化為內能吸收掉以保護駕駛等人員的安全？作者這里根據具體車體模型建立了保險杠撞擊剛性墻的有限元分析模型，為了節省計算資源和時間成本這里也對保險杠的對稱模型進行了簡化，詳細的撞擊模型請參照圖49所示，撞擊時保險杠分析模型以2000mm/s的速度撞擊剛性墻，其中分析模型中的保險杠與平板之間、平板與橫梁之間不定義接觸，采用焊接進行連接，對于保險杠和剛性墻之間的接觸采用接觸對算法來定義。
展開 接觸分析一個剛性加載的例子
THICK=0.1
RADIUS=0.5
LENGTH=1.5
/PREP7
ET,1,182,1,,2
ET,2,169
ET,3,171
R,2,0,0,1,0.1
RMORE,0.1,0.01
R,3,0,0,1,0.1
RMORE,0.1,0.01
!* !* Material Properties !*
MP,EX,1,16E6
MP,NUXY,1,0.33
MP,MU,1,0.3
TB,MISO,1,0,9
TBPT,,0.000625,10000
TBPT,,0.0025,15000
TBPT,,0.005,21000
TBPT,,0.01,29000
TBPT,,0.015,32600
TBPT,,0.02,34700
TBPT,,0.04,36250
TBPT,,0.10,39000
TBPT,,0.20,40250
K,1
K,2,LENGTH
KGEN,2,1,2,1,,THICK,,2
A,1,2,4,3
TYPE,1
MAT,1
LESIZE,1,,,70
LESIZE,2,,,5
LESIZE,3,,,70
LESIZE,4,,,5
AMESH,ALL
NUMMRG,ALL
ASEL,NONE
LSEL,NONE
WPAVE,,THICK+RADIUS
CSWPLA,11,1
K,20,RADIUS,180
K,21,RADIUS,-90
K,22,RADIUS,0
K,23,0,0
k,24,radius,90
l,20,21
L,21,22
l,22,24
l,24,20
TYPE,2
REAL,2
LMESH,ALL
ALLS
CSYS,0
NSEL,S,LOC,Y,THICK
TYPE,3
ESURF
nsel,s,loc,y
展開 
正面100%重疊剛性壁障碰撞CAE分析
標準及要求:
試驗車輛100%重疊正面沖擊固定剛性臂障，壁障上附以20mm厚膠合板，碰撞速度為50km/h，試驗車輛到達壁障的路線在橫向任意方向偏離理論軌跡不超過150mm
1) 座椅結構零件可以出現變形,假人在碰撞過程中必須保持完好.所有的鎖止機構和調節機構設為鎖止狀態,并且保持完整.
2) 在測試中以及測試結束后,零件不允許出現撕裂和破壞,座椅結構保持完整.
數據來源：
某國產自主研發轎車及零部件（2015年上市）
座椅位置:
滑軌位于中間位置,高度調節位于中間位置
CEA分析總結:
分析結束后，座椅局部區域有應力集中，但未出現撕裂和破壞。
主要關鍵字:
*LOAD_BODY_Z
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*BOUNDARY_SPC_SET
*MAT_ELASTIC
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
*MAT_SPRING_GENERAL_NONLINEAR
*SECTION_BEAM
*SECTION_SHELL/SOLID
*CONSTRAINED_JOINT_STIFFNESS_GENERALIZED
*HOURGLASS
*ELEMENT_SETBELT_SENSOR
結果動畫：
有限元模型：
加載曲線：
結算結果云圖、調角器扭矩曲線圖：
展開 彈塑性材料桿件撞擊剛性墻面——瞬態分析
剛性墻為目標單元170
et,3,CONTA174 ! 圓桿接觸面為接觸單元174
keyopt,3,2,0 ! 采用增廣拉格朗日公式
keyopt,3,4,2 ! 接觸檢測點方向為目標面節點方向，在剛性沖擊問題下需要進行該設置
!以提高收斂性，尤其在接觸面幾何不規則，該設置尤為重要，這是因為接觸面幾何不規則，
!會產生不對稱的接觸力，破壞收斂性。
keyopt,3,7,4 ! 沖擊約束下的時間載荷步控制，該設置在沖擊問題下尤為重要，嚴重影響結果的收斂性
keyopt,3,10,2 ! 每一載荷步計算完成后，接觸剛度更新
彈塑性材料設置
mp,ex,1,117e9 ! Young's Modulus for copper bar (Pa)
mp,nuxy,1,0.35 ! Poisson's ration
mp,dens,1,8930 ! Density of copper
tb,biso,1 ! Bilinear isotropic definition
tbdata,1,400e6 ! 屈服應力指定
tbdata,2,100e6 ! 切線模量指定
初始速度加載
ic,all,uz,,-227 !節點上指定初始條件,可指定初始位移、速度
瞬態分析控制
關于求解器的計算方法和積分算法讀者可自行根據問題所需進行設置，對比計算結果。
/soluantype,trans ! Perform a transient
analysisnlgeom,on ! 大變形
trnopt,full, , , , ,HHT !
展開 剛性彈丸對板材的侵徹分析（ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.3節）
提醒：點擊文中超鏈接可下載相應inp文件
關鍵詞：沖擊 失效模型 無限元 Abacus/Explicit
傳送門：第2.1.4節 彈丸沖擊侵徹平板
https://www.yqgqt.org.cn/post/1929186
本示例模擬了剛性球形彈丸以1000米/秒的速度斜向沖擊裝甲平板。該板應用了失效模型，從而允許彈丸穿透板。本示例涉及沖擊、漸進破壞和無限元的使用。
一、問題描述
裝甲板的厚度為10 mm，與彈丸相比，板的尺寸假定為半無限大，通過在板的周邊使用CIN3D8無限元來實現。該板包括4480個C3D8R單元。裝甲板材料的楊氏模量為206.8GPa，泊松比為0.3，密度為7800kg/m3，屈服應力為1220MPa，硬化斜率恒定為1220MPa。材料應用漸進失效模型（progressive failure model），從而Abaqus/Explicit將刪除發生失效的網格單元。假設失效發生在100%的等效塑性應變下，此時網格單元將被立即刪除。（失效應變的值是隨意選擇的，并不模擬任何特定材料。）
球體（彈丸）的直徑為20mm，假設為剛性，其為均一材質，密度為37240 kg/m3。假設球體和板之間沒有摩擦，由此模型中無需設置球體的轉動慣量。
通過施加邊界條件來約束球體在y方向上的運動。測試了兩種球面建模方法：（1）使用解析剛性表面和使用R3D4剛性單元。就精度和計算性能方面而言，解析剛性表面是表達簡單剛性幾何形狀的首選方法。然而，在實踐中出現的更復雜的三維表面幾何形狀必須使用由網格單元形成的表面進行表達。對C3D8R單元的截面控制規則進行修改。對于該問題建議使用centroid kinematic formulation以及線性組合的剛度和粘性沙漏控制。
展開 剛性基礎三維仿真分析(土體為DP材料)
某一剛性基礎，上有方柱，假設在方柱上部有一分布載荷，求基礎及周圍土的受力分布情況。整個模型都埋在土下。
基本參數如下：
?。ǎ保┓街?em>剛性基礎均為混凝土材料：彈模E＝2.5ｅ10，泊松比為0.16，密度為2700。
?。ǎ玻┩翞镈P材料：彈模E＝1.0ｅ7，泊松比為0.45，密度為2000.
粘聚力C＝10，內摩擦角30，膨脹角30
（３）外載：樁頂分布力Q=50,重力加速度為9.8
命令流程序為：
/cle
/prep7
/title,zhuang,h-method
et,1,plane42
et,2,solid45
mp,ex,1,2.5e10 !混凝土材料屬性
mp,nuxy,1,0.16
mp,dens,1,2700
mp,ex,2,10e6 !土體材料屬性
mp,nuxy,2,0.45
mp,dens,2,2000
tb,dp,2 !土體本構模型
tbdata,1,10,30,30
!建立關鍵點
k,1
k,2,1.5
k,3,1.5,0.4
k,4,1.1,0.4
k,5,1.1,0.8
k,6,0.7,0.8
k,7,0.7,1.2
k,8,0.3,1.2
k,9,0.3,2
k,10,0,2
k,11,4,2
k,12,4,0
k,13,4,-2
k,14,0,-2
k,15,0.3,3
k,16,0,3
!
展開 高速對稱剛性轉子碰摩運動的穩定性分析
【摘要】 分析了高速對稱剛性轉子圓柱形和圓錐形碰摩運動。當轉子兩端的軸承同時發生不良潤
滑, 造成轉子兩端同時與軸承接觸, 產生圓柱形碰摩運動, 給出了發生圓柱形碰摩運動時系統的穩
定范圍, 討論了摩擦系數、軸承徑向間隙、碰摩發生時的初始角度與失穩渦動角速度的關系。當轉
子一端的軸承發生不良潤滑, 而另一端的軸承正常工作時發生圓錐形碰摩運動, 分析發現其碰摩
運動的穩定性取決于其系統本身物理參數, 進行了分岔分析, 給出了其渦動角速度的一階近似表
達式, 這可為轉子系統的故障診斷提供一定的理論基礎。
高速對稱剛性轉子碰摩運動的穩定性分析.pdf
展開 FLUENT動網格案例之十一：基于動網格算法的二維剛性截面機翼簡諧振動氣動特性分析 ￥99
二維剛性截面機翼扭轉振動流體力仿真分析
氣動彈性問題一直是流固耦合現象研究的重要課題，而二維剛性截面的機翼扭轉振動則是氣動彈性研究最基本的入門案例。如下圖所示，圓形的計算域內，邊界上為壓力遠場，為了減小動網格計算量，靠近機翼的內部區域為彈簧光順和網格重生成區域，外部則為靜止網格。經過兩次放大后可以看出二維非結構的三角形網格也可以有很高的網格質量。
為了對作簡諧振蕩運動的Naca翼型的氣動特性（升力系數，阻力系數和力矩系數）進行數值計算，來流速度為V， 攻角的變化規律為：Alpha（t）=A/2*sin(omega*t)，其中，A=10度，omega=10*pi 弧度/秒。剛體運動UDF實現翼型的俯仰運動，由于在FLUENT的UDF中只能指定速度，角速度；所以，需要將攻角對時間求導，得到轉動角速度的規律：D（alpha）/dt=A*omega/2*cos(omega*t)
動網格實現結果
氣動彈性研究的對象已經從簡單的單翼，拓展到襟翼，前緣縫翼，副翼，翼梢等現代大型客機的機翼結構，感興趣的同學可以留言，希望研究的飛機氣動彈性課題內容。
文件列表
展開 多個案例詳解沖壓SE在汽車開發中的應用
其主要工作內容包括：判斷開裂可能產生的位置及改善方案；起皺可能產生的位置及改善方案；成形不足可能產生的的位置及改善方案；沖擊線、滑移線可能產生的位置及改善方案；回彈可能產生的位置及改善方案；剛性分析；強度分析；扣合性分析等。
02.沖壓SE在產品工程化階段的應用
以某車型后背門內板通過調整產品結構的分塊改善沖壓工藝性為例
（a）產品分塊前設計
（b）CAE仿真分析結果
圖7 后背門內板設計及CAE仿真分析結果
后背門內板分塊前設計圖及CAE仿真分析結果如圖7所示，從圖7可以看出，后背門內板為整體結構，在給定的沖壓方向，拉深深度超過350mm，而且中間部位側壁拔模角度小，導致拉深開裂嚴重，無法成形。
（a）產品分塊后設計
（b）CAE仿真分析結果
圖8 后背門內板分塊后設計及CAE仿真分析結果
為解決開裂問題，對該產品進行了分塊優化設計，建議將整體結構拆分成主體結構件①和3個加強件②、③和④，成形深度降低了95mm，產品分塊后設計圖及CAE仿真分析結果如圖8所示，從圖8可以看出，分塊后的產品主體結構件①無開裂問題，3個加強件成形也無問題。
以某車型的發動機蓋內板通過更改材料牌號來降低產品成本為例
（a）設計圖
（b）材料為DC04的仿真分析結果
（c）材料為DC01的仿真分析結果
圖9 發動機蓋內板設計及CAE仿真分析結果
該發動機蓋內板結構較為簡單（見圖9（a）），初始定義材料為DC04，考慮到成本因素，DC01比DC04材料價格每噸節省760元，沖壓SE人員采用DC04和DC01兩種材料分別進行仿真分析，通過調整壓邊力、坯料大小、拉深筋大小及分布等，得到的分析結果基本一致，材料為DC04的仿真分析結果如圖9（b）所示，材料為DC01的仿真分析結果如圖9（c）所示。
展開 
同步工程在新車型模具開發中的應用
沖壓SE人員協同模具制造商從產品質量、沖壓工藝性、模具結構、操作性、成本等因素考慮，制定合理的工藝方案，編制產品工藝規劃，計算產品材料利用率，借助計算機輔助工程對產品數模進行沖壓工藝性分析，提出ECR（Engineer Change Request）工程更改申請書，提供數模整改建議和參考數模。其主要工作內容是確定工程數模實現的可能性：判斷暗傷開裂可能產生的位置及改善方案；起皺可能產生的位置及改善方案；成形不足可能產生的的位置及改善方案；沖擊線、滑移線可能產生的位置及改善方案；回彈可能產生的位置及改善方案；材料變薄率；剛性分析；強度分析；扣合性分析等。圖1所示為傳統車身工程和模具開發流程與應用同步工程的車身工程和模具開發流程的對比。
圖1 車身工程和模具開發流程
2 在車身沖壓工藝分析中的應用
以某MPV車型尾門外板沖壓工藝性分析為例，介紹同步工程在車身沖壓工藝分析上的應用。第一步，確定材料及成形參數：材質為H220B+Z，料厚為0.65mm；按BQB403-2009標準，查出材料抗拉強度、屈服強度、N值、r值；確定摩擦系數等。第二步，將產品數據按成形力中心與壓力機中心重合原則放入，設置沖壓方向和拉延壓料面，按產品成形深度確定行程，生成補充面，如圖2所示。第三步，成形過程模擬：按照沖壓的實際成形過程進行模擬成形，如圖3所示。第四步，分別進行成形性檢查、變薄率檢查、起皺檢查、滑移線檢查等。
展開 《ANSYS12.0結構分析工程應用實例解析 第3版》
ANSYS 12.0結構動力學分析及實例詳解
4.1 結構動力學分析基本過程
4.1.1 模態分析
4.1.2 諧響應分析
4.1.3 瞬態動力學分析
4.1.4 譜分析
4.2 模態分析實例詳解—諧振器模態分析
4.2.1 問題描述
4.2.2 問題分析
4.2.3 求解步驟
4.2.4 命令流
4.3諧響應分析實例詳解—彈簧質量系統受諧載荷
4.4諧響應分析實例詳解—有預應力的吉他弦諧響應分析
4.5瞬態動力學分析實例詳解—鐘擺擺動分析
4.6瞬態動力學分析實例詳解—滑動摩擦生熱分析
4.7譜分析實例詳解—地震位移譜作用下的板梁結構響應
第5章 ANSYS 12.0非線性分析 及實例詳解
5.1 非線性分析基本過程
5.1.1 結構非線性分析
5.1.2 幾何非線性分析
5.1.3 材料非線性分析
5.1.4 狀態非線性分析
5.1.5 非線性分析步驟
5.2幾何非線性實例詳解—圓柱殼體受力分析
5.3幾何非線性實例詳解—細長桿屈曲分析
5.4幾何非線性實例詳解—金屬圓盤彈塑性分析
5.5幾何非線性實例詳解—膜結構分析
5.6材料非線性實例詳解—螺栓蠕變松弛分析
5.7材料非線性實例詳解—橡膠圓筒受壓分析
5.8材料非線性實例詳解—圓盤大應變分析
5.9材料非線性實例詳解—鐵樁插入土壤分析
5.10狀態非線性實例詳解—卡頭壓進卡座的力學過程分析
5.11狀態非線性實例詳解—銅柱體撞擊剛性墻分析
5.12狀態非線性實例詳解—擠壓過程分析
5.13狀態非線性實例詳解—LS-DYNA程序分析鍛壓過程
第6章 ANSYS 12.0復合材料結構分析及實例詳解
6.1 復合材料結構分析基本過程
6.1.1 概述
6.1.2
展開 離散斷裂網絡DFN生成多個塊體的穩定性分析(block analyze-stability) (3)
1 引言
在《孤立的剛性塊體分析(block analyze-stability) (2)---Range Elements》中，使用block cut joint-set命令產生3組節理，進行了單一塊體的穩定性分析。真實的隧道分析可能存在多個分離的塊體(multiple blocks)，因此需要同時對多個這樣的塊體進行穩定性分析。首先使用離散斷裂網絡DFN技術產生斷裂，然后切割成塊體(block cut dfn)。只有與隧道開挖邊界相交塊體才會使用block analyze-stability方法計算安全系數。
2 DFN產生塊體
離散斷裂網絡DFN為自動生成塊體提供了一種非常有效的工具。為了生成一個DFN，首先需要使用fracture template create命令指定斷裂隨機分布的參數，斷裂模板包含了斷裂尺寸、位置和產狀分布的描述，然后使用fracture generate 命令產生DFN。fracture combine 命令用來合并小的斷裂。有三種方法阻止斷裂繼續生成。第一種使用mass-density關鍵字，第二種使用p10關鍵字，第三種使用fish-stop關鍵字。
展開 采礦頂柱穩定性(Mine Crown Pillar Stability)分析方法
1 引言
采礦頂柱【露天頂柱(Surface Crown Pillar)的形式及其厚度影響因素；"雙子礦"露天開采轉為地下開采巖石力學方面的考慮】由位于礦井最上方的幾何形狀各異的巖體組成，用于永久或暫時地確保地層的穩定，包括地下水、土體和降水等，因此頂柱的穩定性分析和監測非常必要。
2 解析分析
除了使用現代數值模擬方法外，經典的基于彈性理論的解析解目前還在實踐中使用。主要的分析方法有:
(1) 剛性板分析(Rigid Plate analysis)，破壞模式為剪切破壞；
(2) 彈性板分析(Elastic Plate analysis), 破壞模式為剪切破壞和彈性彎曲；
(3) 砌體梁分析(Voussoir Plate analysis)，破壞模式為剪切破壞、拱形折斷以及局部擠壓破壞。
巖體強度破壞準則使用Mohr-Coulomb和Hoek-Brown，可以進行確定性分析，也可以進行概率分析，最終可以確定出頂柱的安全系數。
3 經驗分析
經驗分析法主要使用的是比例跨度法(scaled span empirical approach)，這種經驗分析方法由Golder Associates的Carter(1992, 2008, 2014)提出，最初是為極傾斜礦體而開發的, 這種方法使用了Q-System進行巖體質量評價，參考文獻中的大部分案例研究基于加拿大的采礦項目，少部分案例基于智利和澳大利亞的采礦項目。
4 參考文獻
[1] Carter, T. G. (1992) A new approach to surface crown pillar design.
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