結構-邏輯耦合的案例
結構細部的建筑邏輯
本文授權轉載自iStructure(id：iStructure2017）
作者：彭超
結構的細部構造對一個建筑來說或許有著舉足輕重的意義，特別對于那些外露的結構，似乎更能引發人們去猜測細部背后設計師的訴說。
▲ 孟加拉國議會大廈-路易斯·康
在保證強度、剛度以及穩定的前提下，對于構件的形式及連接我們有許多選擇，比如我們選擇采用木結構框架，那么對于梁柱有著諸多的基本形式以及組合方法。
▲ 木結構梁柱形式
同樣，對于鋼材或者混凝土，由于材質所營造的氛圍以及受力性能帶來的不同組合形式也會帶來完全不同的感受。
▲ 鋼結構梁柱形式
▲ 混凝土結構梁柱形式
“對于高技派的鋼架、鋼索之類的有限建筑語匯的熱衷?；蛘咧粷M足于橫平豎直梁柱體系都是值得質疑的。我們所探尋的結構，既非強加的形態，亦非笨拙的骨架?！薄蜖柮傻?所以大多數情況下，結構并非一定要如何，細部的展現也正是建筑師與結構師共同努力的結果。
法國巴黎盧浮宮的地下廣場，為保證與地上三角錐金字塔的形式的統一，樓蓋部分采用了密肋截錐的做法。
▲ Grand Louvre
▲ 密肋樓蓋
同樣的形式也出現在了中央的立柱上，通過對常規的矩形柱進行切角來形成復雜的截面，所有這些努力的原因就是為了保證幾何的統一與純粹。
▲ 切角立柱
通常剪力墻在立面上都是直上直下，但是在伊夫林·格雷斯學院（Evelyn GraceAcademy by Zaha Hadid ）這個項目中，傾斜這個元素不斷的出現，
由于場地受限，平面呈現z字型。
▲ 首層平面
也許是學校建筑的原因，扎哈手下的曲線，折線，銳角在這里顯得少有的冷靜與理性。
展開 3D打印”嵌入邏輯式”智能結構
圖2 嵌入邏輯式仿捕蠅草智能結構[1]
該團隊得出雙穩態單元的性質與梁的尺寸大小無關，只與長寬比和角度有關。因此系統可以根據實際應用如軟體機器人、醫學設備或一些可展開結構按需要縮放。
來源：機械制造系統工程國家重點實驗室
Fluent UDF的功能應用、數據結構、語言邏輯及常見例子等講解分析（含詳細視頻教程）
UDF的數據結構和語言邏輯
5.1 數據結構:
Domain: 在UDF中，Domain表示計算流體力學問題需要計算的空間區域，包括需要建立數值網格的幾何區域和這些區域的邊界條件。Domain包含大量的信息，如計算單元、網格數據等。
Thread: Thread代表Fluent中的一個計算單元，可以是網格單元、邊界或面。通過Thread，可以訪問和修改該計算單元內的數據。
Cell: Cell是流體域內的基本計算單元，包含物理量如速度、溫度、壓力等。在UDF中，可以通過Thread來遍歷和操作各個Cell。
Face: Face是Cell的面，用于定義邊界條件或計算通量。在多相流和傳熱問題中，Face常用于定義邊界行為。
5.2 語言邏輯:
UDF采用C語言編寫，具備以下語言邏輯特點：
基本語法: UDF的編寫遵循C語言的基本語法，包括變量聲明、控制結構（如if語句、for循環）和函數定義。
特殊宏: Fluent提供了一些特殊的宏，用于定義不同類型的UDF，例如DEFINE_PROFILE、DEFINE_PROPERTY和DEFINE_ADJUST等。
數據類型: UDF中常用的特定數據類型包括Domain、Thread、Cell和Face等，通過這些數據結構可以訪問和操作流體域內的數據。
6.
展開 結構仿真逆向邏輯：深度解析如何在 Ansys 中給定位移并精確提取支反力 ￥2
03 方法與 COMSOL 的對比分析
維度
COMSOL 案例方法
本教程 Ansys 方法
備注
核心邏輯
全局方程（未知力F作為自由度，強制位移=2cm）
位移約束（強制位移=2cm，反推出約束反力F）
兩者數學上等價
線性/非線性
直接法求解
直接法求解
均可處理幾何非線性
適用場景
復雜的多物理場耦合，需將力作為未知量
純結構力學，快速獲取剛度，簡單直接
工程上反求力多用位移法
04 常見問題與解決思路
為什么不用 Force 直接加載？
因為未知力的大小，我們正在求解的就是這個力。如果隨意輸入一個力，很難恰好得到2cm 的位移。
結果有差異怎么辦？
檢查網格密度：特別是螺旋路徑上的網格份數，建議至少3-4 層單元。
檢查大變形設置：如果位移較大（如 20mm），建議在 Analysis Settings 中打開 Large Deflection（大變形）
如何得到彈簧剛度？
直接將反力（471N）除以位移（20mm），得到剛度 K=23.55 N/mm。
展開 
WB12.0化工部件熱結構耦合分析（熱結構耦合，路徑線性化）
huagongbujian有限元應力分析及強度校核報告.doc
化工部件的熱結構耦合分析：
關鍵點：熱結構耦合，路徑線性化，六面體網格，漸變圓角
耦合場分析是WB的優勢功能之一，本報告利用WB做熱結構耦合，評價整體應力。由于報告中涉及隱私內容，故隱去一些關鍵數據和公式，望大家原諒。拋磚引玉，供大家交流學習經驗，共同進步！
軌道電磁炮技術的多場耦合仿真----電熱 結構 溫度耦合
位移和時間的關系
4.電熱、結構和溫度耦合仿真
根據前面的結果可以獲取電磁炮彈的受力以及移動位移和時間的關系，這些數據都是運動相關的結果，那么根據發熱原理，可以知道溫度的仿真需要考慮電流的焦耳熱、摩擦熱、電弧高溫熱、高溫物體熱傳導。這些結果在仿真分析中，我們采用直接耦合的方法來完成，即電熱結構耦合場分析.為了展示動態效果，本次分析采用瞬態分析，查看運動和溫升的過程.
4.1分析模型
仿真模型采用2D模型，并且由于上下對稱采用一半的模型來分析，簡化分析過程和計算時間，模型如圖所示
2D仿真模型
模型網格劃分-對稱顯示
4.2分析單元及材料
在ANSYS中可以完成電熱結構耦合的分析三維的為226單元，二維的分析采用223單元.
材料設定為銅導體，設置材料相應的密度，彈性模量、電阻率、熱傳導系數、比熱容等與電、熱、結構分析相關的物理屬性。
4.3邊界條件的設定
本次瞬態仿真分析考慮的因素較多，因此從以下幾個方面來考慮仿真設置。
（1）材料按照實際情況給定不同的物體。
（2）炮彈和導軌的接觸需要修改相關接觸單元的關鍵字，更改為考慮摩擦，設置摩擦系數0.3；考慮電流的傳導，更改關鍵字考慮電流傳遞；考慮熱量的傳遞，更改接觸關鍵字設置相應的熱阻或完好接觸來傳遞熱量。
展開 鋁電解槽多物理場耦合分析之電-熱-結構耦合計算
圖2 鈉濃度分布
2 熱應力計算
熱應力計算模型可以直接由熱場模型去掉熔體、陽極炭塊、上部結構、立柱母線等部位得到。為了節省計算時間，計算熱應力時采用半槽模型進行計算。
圖3 熱應力計算模型
（1）溫度分布邊界直接由電熱場計算結果導入。
（2）位移邊界為AB梁底部的支柱固定。
（3）所施加載荷為：
重力加速度9.8m/s2
槽內熔體的壓力：
上部結構壓力
圖 4 溫度分布由熱場計算結果導入
3 后處理結果和分析
電解槽的總位移以及X，Y，Z方向位移如圖5所示。其中X方向為煙道端到出鋁端，Y方向為進電端到出電端，Z方向為豎直方向。總位移最大值為29.8mm，位于陰極炭塊上表面。由于內襯的熱膨脹和陰極炭塊的鈉膨脹，電解槽有上拱的趨勢，中間的炭塊上拱最明顯。
圖5 電解槽位移計算結果
電解槽應力計算結果如圖6所示。最大應力為422Mpa，位于搖籃架拐角處，此處應力集中比較嚴重。
圖6 電解槽Mises應力
4 小結
本文建立了電解槽熱應力-鈉膨脹耦合計算模型，提出了利用傳熱和擴散的相似性來模擬鈉擴散的方法，并根據計算出的鈉濃度分布把鈉膨脹轉化為熱膨脹，模擬了電解槽的鈉膨脹應力和熱應力。
展開 基于Samcef Amaryllis的尾噴管熱固耦合熱燒蝕結構耦合分析
需要對發動機尾噴管進行熱結構與熱燒蝕分析，對不同材料鋪層厚度優化設計，輸出不同燒蝕情況下溫度分布和應力分布。
首先確立噴管防熱層燒蝕仿真模型參數，邊界條件，然后獲得噴管燒蝕層厚度隨燒蝕時間的變化并進行熱應力分析，最后進行燒蝕層厚度優化設計。
具體見附件。
尾噴管熱固耦合熱燒蝕結構.pdf
【3月8-11日 北京】結構傳熱與熱-結構耦合計算高級培訓
22個實例模型課程中人手一機操作指導
案例1：熱傳導桿
案例2：機載電子元件散熱分析
案例3：線圈電熱輻射傳熱分析
案例4：機械件的熱接觸分析
案例5：多材料裝配體的穩態熱計算
案例6：電烙鐵的瞬態熱計算
案例7：鋁飛輪鑄件凝固分析
案例8：腔體內的自然對流+輻射傳熱
案例9：ANSYS環境的多板之間的輻射傳熱
案例10：結構的蠕變疲勞計算
案例11：晶體管非線性熱分析
案例12：激光照射案例
案例13：平板對焊接及殘余應力分析
案例14：結構滑動摩擦生熱
案例15：干燥器自然對流的熱均勻性計算
案例16：換熱器的流-熱耦合傳熱計算
案例17：管道的穩態熱應力計算
案例18.管道的瞬態熱應力計算
案例19：燃燒室的火焰筒流-熱-固耦合計算
案例20.結構的熱-機耦合疲勞計算
案例21：Fluent環境的固體壁面之間的輻射傳熱
案例22：T型焊接件焊縫表面裂紋的熱-結構耦合應力強度因子計算
課程差異化
1、專注CAE仿真計算，13年大量的工程案例積累
2、7000多學員反饋、提煉的精選內容與實例，形成的版權課程體系
3、有自己的超算中心，有豐富的項目案例庫
主講專家
寧老師，首席專家，畢業于西安交通大學、力學博士，多年上市機械企業結構負責人，17年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。
展開 顯卡熱結構耦合分析
顯卡熱結構耦合分析
1.1. 導入計算模型
在Component Systems下將Geometry拖拽到項目區域，點擊Geometry，右鍵導入計算模型，操作如下圖所示。
1.2. 添加穩態熱分析模塊
添加Steady-State Thermal 模塊，并將Geometry與Steady-State Thermal 模塊進行關聯。
1.3. 定義材料參數
分別定義結構鋼、環氧壓層材料、聚乙烯、以及硅脂材料，具體參數如下所示（其中結構鋼采用默認參數）：
圖 1：環氧壓層材料屬性
圖 2：聚乙烯材料屬性
圖 3：硅脂材料屬性
雙擊Model進入Mechanical界面，參考下圖分別對模型進行材料屬性定義，選擇模型后再Material選項下選擇對應材料。
圖 4：材料屬性設定
1.4. 網格劃分
ANSYS會自動創建模型與模型之間的接觸關系為綁定，本案例接觸關系均為綁定。執行網格自動化分，點擊Mesh并右鍵選擇General Mesh，即可完成網格劃分，提高網格劃分質量也可以通過調整網格尺寸進行修改。
1.5. 邊界條件設置
設置環境溫度為22℃，設定CPU、RAM以及RAM2的表面發熱功率為10W。設定如下圖所示。
設定PCB板及元器件的散熱率為3e-5W/mm2℃。設定金屬架的外側溫度為22℃。
圖 5：邊界條件設定
1.6. 求解及后處理
點擊solve進行計算求解，插入溫度云圖并進行更新，具體如下圖所示。也可顯示某一部分的溫度云圖。
圖 6：溫度云圖
1.7. 熱結構耦合處理
返回項目操做界面，通過拖拽將Static Structural與Steady-State Thermal模塊進行關聯。
展開 ANSYS workbench摩擦盤熱結構耦合動力學 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習摩擦盤的三維模型處理
2、學習摩擦盤熱結構耦合接觸相關的接觸設置
3、學習熱結構耦合動力學分析步的建立
4、學習摩擦盤熱結構耦合接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 摩擦盤熱結構耦合動力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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葉片熱結構耦合分析
熱結構耦合處理
穩態熱使用默認的分析設置來求解。完成后返回項目操做界面，通過拖拽將Static Structural與Steady-State Thermal模塊進行關聯。
圖 12：熱固耦合流程
完成后返回Mechanical的操做界面，在Static Structural模塊中，選擇Imported Load (B6)下的Imported Body Temperature并進行更新，出現如下圖所示的溫度云圖。即在靜力學分析模塊中，將溫度載荷作為分析的初始條件進行靜力學分析。
將葉片的上下端面均采用固定約束，靜態結構分析使用默認的分析設置來求解。上圖顯示了固體區域的溫度分布。正如預期的那樣，葉片在孔附近更冷。
下面兩幅圖分別顯示了流體和固體表面的溫度。流體溫度從入口到出口升高。固體表面溫度也有相似的變化趨勢。
圖 13：流體溫度
圖 14：固體溫度
下一個圖顯示了固體區域的馮米塞斯應力。最大應力發生在J孔內。
當執行類似類型的分析時，考慮以下提示和建議：
定義為熱流體模型的線體對象可用于計算流體與固體之間的熱流體傳熱。通過對渦輪葉片冷卻通道的對流換熱進行模擬，證明了該特性的易用性。
當在分析中包含有對流通道的固體區域時，在用線體對通道建模時，應該使用固體區域的低階單元。使用高階表面效應元件有時會導致不切實際的溫度分布。
展開 基于LSDYNA Sph耦合DEM的滑坡沖擊房屋結構動力模擬 K文件分享 ￥400
該模擬利用Lsdyna軟件，滑坡用sph和DEM耦合模擬，房屋由鋼筋(箍筋、縱筋都有)和混凝土構成，成功模擬了滑坡沖擊下的房屋破壞過程。K文件非常詳細和清楚，K文件很復雜，但我設置的非常清晰、科學和詳盡，你也可以結合博士論文閱讀進行理解，你可以直接進行運算都沒有任何問題。K文件的下載鏈接和密碼，還有這篇博士論文的標題都放在了付費內容中。
該K文件非常珍貴，非常科學詳盡。絕對對你來說是空前絕后的巨大幫助，絕對會對你后續的研究和模擬有非常大的作用，會讓你事半功倍??！
連接固體熱結構耦合分析
連接固體熱結構耦合分析
1.1. 導入計算模型
啟動一個新的Workbench項目，并將單位設置為公制(Kg, m…)。 將Coupled Field Static分析拖放到項目頁面。右鍵單擊幾何任務并導入Couple-field文件從相應的輸入文件夾。
保存項目，雙擊Model格打開Mechanical。
1.2. 定義材料參數
結構鋼采用默認參數：
1.3. 網格劃分
使用表面過濾器選擇，創建兩個命名的選擇:' bot '和' top '到下面的表面，隱藏第一個物體并創建命名的選區' cbot '到下面的表面。顯示所有體，隱藏第二個體。在下面的表面創建命名為“ctop”的選區。
ANSYS會自動創建模型與模型之間的接觸關系為綁定，本案例接觸關系均為綁定。執行網格自動化分，點擊Mesh并右鍵選擇General Mesh，即可完成網格劃分，提高網格劃分質量也可以通過調整網格尺寸進行修改。
1.4. 邊界條件設置
選擇Coupled Field Static，并將兩個固定支持和范圍插入到命名的選擇：top和bot。
選擇Coupled Field Static并插入2個溫度：
1.5. 熱結構耦合處理
檢查分析設置，確認“大變形”設置為“開”。 求解模型并驗證結果:總變形，Von Mises應力，溫度場。
插入一個接觸工具并查看壓力結果。
拖放任何固定支持到“Solution”分支獲得“Force Reaction”。
在“Solution”分支中拖放兩個溫度邊界條件。
展開 聲--結構耦合問題
聲-結構耦合時，一空腔立方體結構單元包圍一聲單元，這個聲單元的幾何模型怎么建立？建立一個立方體嗎？
