固有應變
關注創建者：幻想飛翔 創建時間：2019-06-02
固有應變的視頻教程
焊接仿真2-基于Weldplaner的固有應變法焊接仿真
?1.固有應變的理論 ?2.weldplanner軟件介紹 ?3.hypermesh+visual mesh+ weldplanner安裝與聯合使用 ?4.固有應變仿真的網格要求 ?5.固有應變的仿真流程 ?6.一個仿真的案例 附件：課件
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abaqus焊接全講解（生死單元，python，理論，子程序，多種焊接工藝）
課程對一些難道進行了講解，如復雜路徑，生死單元，生死單元的python實現等，都做了講解，有助于掌握 詳細的課表如下 5.6 固有應變算例 相關過程:多層多道焊 復雜路徑焊接 攪拌摩擦焊 生死單元焊接 雙側焊縫同步焊接 圓管焊接
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Workbench模態分析系列教程擴展模態
第一講：幾何模型的建立 第二講：材料添加 第三講：網格劃分 第四講：邊界條件設置：溫度載荷、約束，模態求解階數、應變和應變輸出等設置 第五講：求解方法：子模態、子空間、迭代法、非對稱等 第六講：應力、應變、固有頻率和振型以及后處理接口等 計算源文件包括在附件里面。歡迎交流復模態、擴展模態、自由模態
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固有應變的實例教程
圖1 模型組成
2.1
固有應變定義
為每個待沉積焊接層設置固有應變邊界條件。輸入3個方向固有應變分量，其不同方向的固有應變數值可以通過試件的標定獲取，其固有應變方向和單元材料坐標系一致。選擇第一層單元如圖2所示。然后依次單元第二、三、四層單元如圖3所示。
圖2 固有應變定義
圖3 定義固有應變的4層單元
同時做如下操作:
a）在Marc界面“分析任務”菜單下“停用”選項中停用所有定義的各層固有應變單元
b) 為每一層創建一個分析工況。
c) 在每種載荷情況下，指定固有應變邊界條件，激活一層單元。
d) 在“分析任務”菜單中按順序選擇所有依次定義的”分析工況”，并要求提供應力和應變結果。
展開 圖1 模型組成
2.1
固有應變定義
為每個待沉積焊接層設置固有應變邊界條件。輸入3個方向固有應變分量，其不同方向的固有應變數值可以通過試件的標定獲取，其固有應變方向和單元材料坐標系一致。選擇第一層單元如圖2所示。然后依次單元第二、三、四層單元如圖3所示。
圖2 固有應變定義
圖3 定義固有應變的4層單元
同時做如下操作:
a）在Marc界面“分析任務”菜單下“停用”選項中停用所有定義的各層固有應變單元
b) 為每一層創建一個分析工況。
c) 在每種載荷情況下，指定固有應變邊界條件，激活一層單元。
d) 在“分析任務”菜單中按順序選擇所有依次定義的”分析工況”，并要求提供應力和應變結果。
展開 宏觀分析考慮了制造過程中的固有應變。這個固有應變包括塑性應變、熱應變、蠕變應變和相變應變。在Simufact Additive軟件中，固有應變可通過軟件提供的校驗模塊進行簡便快速的校準。
為校準零件的固有應變，Renishaw在同一臺打印軸承座的3D打印設備及工藝參數設置相同的條件下分別在0°和90°方向上打印了兩個懸臂梁試樣。懸臂梁試樣所用的材料（TiAl6V4_粉末）是Simufact Additive軟件自帶的材料庫的一部分。在打印完成以后，在懸臂梁試樣的中部位置（高度為3mm）進行全部梳齒的切割，并測量變形。此時懸臂梁試樣并沒有從基板上完全切除是為了要保留一個參照點并防止剛體運動發生。隨后，將測得的每一個懸臂梁試樣切割全部梳齒后的變形量輸入到Simufact additive中進行固有應變的校準。在經過7次仿真迭代計算后，達到了目標變形量（圖2），即達到允許的最大0.3%的變形誤差。接下來要做的是用校準得到的固有應變進行軸承座制造過程的仿真。為克服傳統單元模擬復雜零件的局限性且考慮增材制造過程進行逐層堆積的特性，Simufact Additive軟件采用立方體形狀的像素網格。立體像素單元代表順序激活的金屬粉末材料層。在分析模型中，將支撐結構的CAD文件導入，并采用與零件相同的鈦合金材料建模。將零件和支撐結構置于基板上，設置粉末層厚0.06 mm，采用82層立體像素網格建模。這里設置的像素單元的尺寸為1 mm，最終對部件（零件、支撐結構和基板）進行切片分層的離散化處理，每一個像素單元約包含17個粉末層。這個項目的第二階段是評估仿真結果的準確性。Renishaw的工程師在零件的三個位置上測量了零件的變形情況。Simufact additive預測的變形與實際測試結果非常吻合（圖3）。
展開 圖4 金屬增材制造殘余應力的形成機制
固有應變法固有應變法最早由日本學者上田（Ueda）提出，廣泛應用于大型焊接結構的扭曲與殘余應力預測。由于可以快速實現大型復雜零件的殘余應變與扭曲變形預測，固有應變法目前已成為零件級增材制造模擬的主流方法，并且已經被多種商用增材制造模擬軟件所集成。金屬增材制造模擬中固有應變的獲取主要有2種方法：微觀尺度模擬和標準件變形標定。微觀尺度模擬的步驟是基于實際的增材制造工藝條件，建立高分辨率的微觀尺度熱-力耦合模型，并進行彈塑性求解；然后，根據微觀尺度模擬結果，基于不同的策略，提取固有應變張量；最后，將提取的固有應變張量作為初應變，逐層施加到宏觀尺度零件有限元模型中，預測殘余應力與扭曲變形。需要注意的是，金屬增材制造雖然本質上仍是焊接，但由于其逐層打印的物理特征，后沉積層的冷卻收縮會影響先前沉積層的變形和應力分布,同樣由于先前沉積層的約束,后沉積層的收縮也會受到限制。各層間的相互作用使得零件內應力應變變化更加復雜，直接根據原始的固有應變理論預測增材制造零件的殘余應力和扭曲變形存在較大誤差。針對這一問題，匹茲堡大學的梁軒（音）提出了一種適用于增材制造的修正固有應變法，引入了冷卻過程中后沉積層收縮引起的彈性應變演化對于固有應變的累積貢獻。標準件變形標定是采用指定的工藝參數，打印標準件（一般選用帶齒狀支撐的懸臂梁），測試切除基板后標準件的扭曲變形，與基于假設固有應變的數值模擬結果進行對比，以扭曲變形誤差低于門檻值為目標，對固有應變張量進行迭代優化，具體流程如圖5所示。
結束語
數值模擬是認識金屬增材制造復雜物理過程并實現優化工藝條件的重要手段，從目前資料看，大致可分為微觀尺度模擬與宏觀尺度模擬兩大類。
展開 另一個在精度方面有提高的功能是空間相關工藝參數（固有應變）的定義。這種功能基于新且靈活、強大的數據校準概念，以此來收集固有應變參數。將預定義或用戶自定義的懸臂在構建空間內的任意位置進行建模，并提供項目具體的仿真參數，這樣一來，每個企業都能定制自己的個性化仿真環境。
5.AM工藝鏈：增強互通性
任何制造工藝仿真都可以通過對生產部件的后續分析實現效益最大化，例如對打印的工件進行結構或生命周期模擬。這些經過零件性能分析得到的質量結果，其本質上取決于制造過程后的物理狀態。Simufact Additive現在能夠與第三方軟件連接，映射相關的體積參數，并通過靈活有效的通用文件格式將其從工藝仿真轉移到結構分析領域。
自第一版Simufact Additive發布以來，Simufact一直注重軟件的互通性，以更好的將數據交換到許多機器供應商的專有軟件，如Renishaw的QuantAM和其他構建預備軟件，如Materialise Magics。隨著當前版本互通性概念的加深，Simufact將交換的可能性擴展到其他軟件解決方案。
6. 識別構建空間的局部效果，并通過用戶定義的標準來評定打印的工件
必須進行適當的校準才能從模擬中獲得準確的結果。更簡單、更快速的校準（機械，熱機械或熱校準）所需的基本細節和數據已經在圖形用戶界面（GUI）中預先設置好，內容包括單懸臂幾何、均勻各向同性固有應變，測量點和切割階段。從現在起，用戶可以根據自己的需要對這些校準參數進行調整。此外，用戶還可以根據空間相關的工藝參數校準幾何形狀。校準期間，用戶可以導入定制的幾何圖形包括基板以校準結果。
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固有應變的最新內容
應該如何設置焊縫區域的固有應變呢，求大佬解答，可有償……
增材制造工藝仿真方案
Simufact Additive 增材制造仿真軟件主要功能包括鋪粉增材制造工藝仿真、鋪粉增材制造工藝缺陷分析仿真、金屬粘結劑噴射成型工藝仿真、機加仿真分析，算法上涵蓋了固有應變、熱學分析、熱力耦合分析，包含制造過程和校核功能分析，針對鋪粉增材制造工藝，軟件可實現增材過程分析、熱處理、熱等靜壓、線割、支撐移除等工藝過程全流程仿真分析。
圖4：在Simufact Additive里直接進行收縮線探測（左：打印件 右：仿真結果）
激光束粉末床熔融工藝仿真采用 Simufact Additive 軟件，通過固有應變方法完成求解。CAD 模型采用體素單元進行離散化，結合部件的壁厚，設置體素單元尺寸為 2mm。仿真結果包括應力分布和變形的預測以及最終形狀的輸出。圖 3 對比了仿真結果與CT測量結果。
圖為使用全新 Ansys-Magics 仿真模塊進行固有應變仿真的總位移結果展示
"提高仿真的可及性，是支持客戶進行金屬3D打印的關鍵環節，"Materialise首席技術官兼執行副總裁Bart Van Der Schueren表示。"我們的目標是使用戶能夠在構建和數據準備的同時，無縫地運行有價值、高效的檢測和校正仿真，從而實現流暢的設計過程。
金屬增材制造模擬中固有應變的獲取主要有2種方法：微觀尺度模擬和標準件變形標定。微觀尺度模擬的步驟是基于實際的增材制造工藝條件，建立高分辨率的微觀尺度熱-力耦合模型，并進行彈塑性求解；然后，根據微觀尺度模擬結果，基于不同的策略，提取固有應變張量；最后，將提取的固有應變張量作為初應變，逐層施加到宏觀尺度零件有限元模型中，預測殘余應力與扭曲變形。
為每個待沉積焊接層設置固有應變邊界條件。
為提高零件殘余應力與變形的預測精度，應考慮零件幾何形狀對固有應變值的熱效應影響，不同高度層可能經歷不同的熱積累。此外，非均勻變形的固有應變精確模型，對提升預測精度與效率具有一定現實意義。
5.結論與討論
拓撲優化設計可以依據材料屬性、約束條件及載荷工況，在給定設計區域內尋求材料最佳分布形式與最優承力路徑，實現高性能輕量化設計。
在實際設計中，這一步還應當考慮強度和穩定性的約束條件，在本問題中，增加了固有頻率和最大應變約束條件。具體優化設置如下：
（1) 目標函數：最小化可設計區域設計總體積；
（2) 設計變量：每個方向鋪層厚度；
（3) 約束：一至五階固有頻率20Hz；結構最大應變1000微應變;；
尺寸優化目標函數迭代曲線如圖 9所示，從中可以看出，經過11步迭代后目標函數收斂。
為每個待沉積焊接層設置固有應變邊界條件。
由于固有的大晶格應變，摻雜有大尺寸鑭系元素離子的Ln-LCO（通常是Pr-LCO）抑制了由大量鋰離子的提取引起的結構退化（圖4d的下半部分）。因此，盡管與PLCO相比，Pr-LCO的高電壓穩定性有了顯著提高，但它在所有Ln-LCO中表現出最差的電化學性能。隨著鑭系元素的離子半徑減小，通過鑭系元素收縮降低晶格應變，增強了Ln-LCO的結構穩定性和電化學性能。
