mises曲線的案例
Ansys Workbench諧響應(yīng)掃頻結(jié)果后處理，提取Von Mises掃頻曲線和應(yīng)力幅值 ￥10
問題：
Ansys workbench進(jìn)行諧響應(yīng)仿真計(jì)算的后處理結(jié)果中，提供了單一頻率下的Von Mises應(yīng)力查看功能和應(yīng)力頻響曲線功能，但是應(yīng)力頻響曲線的應(yīng)力列表中沒有Von Mises應(yīng)力查看項(xiàng)。因?yàn)閂on Mises應(yīng)力太常用，所以這就給我們在整個(gè)掃頻范圍內(nèi)，定位Von Mises應(yīng)力的最大頻率和應(yīng)力值帶來一定的困難。如下所示。
需求：
希望后處理結(jié)果中可以在應(yīng)力響應(yīng)曲線中，有一項(xiàng)Von Mises應(yīng)力選項(xiàng)。實(shí)現(xiàn)每個(gè)掃頻點(diǎn)的最大Von Mises應(yīng)力和掃頻頻率的曲線圖顯示，從而一眼就看出產(chǎn)品在整個(gè)掃頻范圍內(nèi)，哪個(gè)頻率下結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力最大。而后再通過應(yīng)力云圖查看這個(gè)頻率下的Von Mises應(yīng)力。
解決方法：
利用APDL命令實(shí)現(xiàn)。簡要流程為：首先，讀取每一個(gè)掃頻點(diǎn)的最大Von Mises應(yīng)力值。記下應(yīng)力值、頻率值和最大節(jié)點(diǎn)號。再統(tǒng)計(jì)記錄的所有掃頻點(diǎn)的Von Mises應(yīng)力值，提取整個(gè)掃頻過程中最大應(yīng)力值及其頻率。并將結(jié)果寫出到txt文件。進(jìn)一步提取這個(gè)最大Von Mises應(yīng)力點(diǎn)對應(yīng)的整個(gè)掃頻范圍內(nèi)的Von Mises應(yīng)力曲線。
這個(gè)樣就可以在txt文檔中直接看到所有掃頻點(diǎn)下，結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力幅值；以及全頻段中最大Von Mises應(yīng)力所在節(jié)點(diǎn)的等效應(yīng)力掃頻曲線圖。
效果展示如下：
在結(jié)果文件夾中，會生成一個(gè)txt結(jié)果文件和一張Von Mises應(yīng)力曲線圖。如此我們可以直觀注意到，在當(dāng)前掃頻范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)在78.95Hz時(shí)應(yīng)力最大約為17.552Mpa。
結(jié)果后處理問題示例：
Ansys workbench進(jìn)可以查看某個(gè)頻率下的 Von Mises應(yīng)力幅值
Ansys workbench進(jìn)掃頻應(yīng)力響應(yīng)曲線中，應(yīng)力選項(xiàng)卻沒有Von Mises應(yīng)力選型，只能按三個(gè)方向來分別查看。
展開 使用python二次開發(fā)解決abaqus的mises曲線繪制 ￥9.9
熟悉abaqus的人知道，對于mises應(yīng)力的問題，abaqus的解決方法是先得到精確的積分點(diǎn)的Mises應(yīng)力的解，再通過外推的方法得到節(jié)點(diǎn)的解。所以當(dāng)你使用xydate輸出節(jié)點(diǎn)MISES應(yīng)力的時(shí)候，會得到多個(gè)值，但是如果輸出高斯積分點(diǎn)的MISES時(shí)，會得到一個(gè)值。
如果你非常喜歡用xydate，你會發(fā)現(xiàn)有一個(gè)功能無法實(shí)現(xiàn)，就是獲得模型整體的最大的Mises應(yīng)力曲線。因?yàn)閄Ydate是基于固定節(jié)點(diǎn)或者單元的，而模型的最大應(yīng)力單元隨著工況的變化在不斷的變換。
上面說了一些廢話，其實(shí)想表達(dá)一個(gè)意思，再abaqus中的結(jié)果文件中是只有高斯積分點(diǎn)的應(yīng)力的。（如我理解錯(cuò)誤請及時(shí)指出），所以通過python的二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)abaqus所有增量步下基于積分點(diǎn)的Mises的表格輸出與最大值查找成為可能。
目標(biāo)1：在結(jié)構(gòu)樹的XYDATE中生成一個(gè)新的date，這個(gè)date的x選項(xiàng)是所有的增量步（或者時(shí)間），Y選項(xiàng)是每個(gè)增量步（或者時(shí)間）時(shí)模型基于積分點(diǎn)的最大Mises應(yīng)力值。
目標(biāo)2：找出整個(gè)模型MISES應(yīng)力最大的單元的編號，及對應(yīng)的step和frame
例：一個(gè)典型的螺栓工況，共有4個(gè)step，依次是預(yù)緊、緊固、固定螺栓長度和加載
1. 打開odb文件（必須操作）
2. 使用開發(fā)的插件：MaxMisesCurve，選擇默認(rèn)選項(xiàng)，點(diǎn)擊OK
3. 3.稍等幾秒。在對話框里會顯示目標(biāo)2的內(nèi)容
4. .接下來到結(jié)構(gòu)數(shù)中，找到生成的xydate
這里說明下，X不是steptime。因?yàn)槲蚁雽?shí)現(xiàn)總時(shí)間，但是沒有找到相應(yīng)的熟悉，所以我用了一個(gè)增量的方法。如果step1實(shí)際由3個(gè)frame，step2有2個(gè)frame。我這里的x則是從0到4.一共5個(gè)。
展開 ALGOR結(jié)構(gòu)分析模塊介紹
建模
■ 對于梁單元，可以直接使用AISC截面屬性
■ 可以交互式定義梁截面方向
■ 可以定義梁截面的偏置
■ 機(jī)構(gòu)向?qū)inePak可以定義連接機(jī)構(gòu)并且可以動態(tài)考察各種基本機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，如四連桿機(jī)構(gòu)、觸發(fā)器、滑塊/曲柄，1、2、3類控制桿以及三角架
■ 其它建模功能請參閱FEMPRO產(chǎn)品介紹
分析功能
■ 線性或非線性靜力分析
■ 線性或非線性動力分析
■ 線性或非線性材料的剛體或柔體運(yùn)動學(xué)分析
■ 多體接觸和相互作用
■ 考慮材料非線性、幾何非線性
■ 子模型
■ 流體動力效應(yīng)
■ 電壓感應(yīng)效應(yīng)
■ 載荷剛化效應(yīng)
■ 阻尼效應(yīng)
■ 重量、重心及質(zhì)量慣性矩計(jì)算
■ 屈曲分析
■ 模態(tài)分析
■ 響應(yīng)譜分析
■ 隨機(jī)振動分析
■ 諧響應(yīng)分析
■ 瞬態(tài)分析
■ 預(yù)應(yīng)力分析
■ 殘余應(yīng)力分析
■ 熱應(yīng)力分析
■ 蠕變分析
■ 失效分析
■ 可以與其它場(熱，流體，電磁)進(jìn)行耦合分析
材料模型
■ 線彈性各向同性
■ 線彈性正交各向異性
■ 線性溫度相關(guān)各向同性
■ 線性溫度相關(guān)正交各向異性
■ 塑性
■ 變切
■ 曲線描述
■ 具有截?cái)嗬Φ?em>曲線描述
■ Drucker-Prager
■ 等向強(qiáng)化的Von Mises
■ 隨動強(qiáng)化的Von Mises
■ 等向強(qiáng)化的Von Mises曲線
■ 隨動強(qiáng)化的Von Mises曲線
■ 熱彈性
■ 熱塑性
■ 粘彈性
■ 粘塑性
■ Mooney-Rivlin
■ 多系數(shù)（5或9常數(shù)）Mooney-Rivlin
■ Ogden
■ 壓電材料
■ 通用壓電材料
單元庫
■ 二維和三維運(yùn)動單元
■
展開 ALGOR MEMS仿真介紹
建模
■ 機(jī)構(gòu)向?qū)inePak可以定義連接機(jī)構(gòu)并且可以動態(tài)地考察各種基本機(jī)構(gòu)的運(yùn)動如四桿機(jī)構(gòu)、觸發(fā)器、滑塊/曲柄，1、2、3類控制桿以及三角架
分析功能
MEMS的分析功能包括：
■ 靜電分析功能可以計(jì)算表面電荷產(chǎn)生的力
■ 靜電流和電壓
■ 靜電場強(qiáng)度和電壓
■ 線性動力學(xué)分析
■ 考慮線性和非線性材料的靜力分析功能，并可以預(yù)測靜電力驅(qū)動的機(jī)電效應(yīng)
■ 考慮線性和非線性材料的剛、柔體機(jī)械運(yùn)動仿真（MES），并可以預(yù)測靜電力驅(qū)動的機(jī)電效應(yīng)
■ 應(yīng)用于機(jī)械運(yùn)動仿真（MES）和靜力分析的壓電材料模式
材料模型
■ 彈性
■ 塑性
■ 變切
■ 曲線描述
■ 具有截?cái)嗬Φ?em>曲線描述
■ Drucker-Prager
■ 等向強(qiáng)化的Von Mises
■ 隨動強(qiáng)化的Von Mises
■ 等向強(qiáng)化的Von Mises曲線
■ 隨動強(qiáng)化的Von Mises曲線
■ 溫度相關(guān)的正交各向異性
■ 熱彈性
■ 熱塑性
■ 粘彈性
■ 粘塑性
■ Mooney-Rivlin
■ 多系數(shù)（5常數(shù)）Mooney-Rivlin
■ 多系數(shù)（9常數(shù)）Mooney-Rivlin
■ Ogden
■ 線彈性各向同性
■ 線彈性正交各向異性
■ 線性溫度相關(guān)各向同性
■ 線性溫度相關(guān)正交各向異性
■ 壓電材料
■ 通用壓電材料
■ 靜電各向同性
單元庫
■ 二維和三維運(yùn)動單元
■ 二維和三維流體動力單元
■ 通用接觸單元
■ 接觸單元
■ 耦合單元
■ 阻尼器單元
■ 平動和轉(zhuǎn)動激勵(lì)器單元
■ 滑塊單元
■ 管單元
展開 
ALGOR
■ 對于梁單元，可以直接使用AISC截面屬性? ■ 可以交互式定義梁截面方向? ■ 可以定義梁截面的偏置? ■ 機(jī)構(gòu)向?qū)inePak可以定義連接機(jī)構(gòu)并且可以動態(tài)考察各種基本機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，如四連桿機(jī)構(gòu)、觸發(fā)器、滑塊/曲柄，1、2、3類控制桿以及三角架? ■ 其它建模功能請參閱FEMPRO產(chǎn)品介紹?
分析功能
? ■ 線性或非線性靜力分析? ■ 線性或非線性動力分析? ■ 線性或非線性材料的剛體或柔體運(yùn)動學(xué)分析? ■ 多體接觸和相互作用? ■ 考慮材料非線性、幾何非線性? ■ 子模型? ■ 流體動力效應(yīng)? ■ 電壓感應(yīng)效應(yīng)? ■ 載荷剛化效應(yīng)? ■ 阻尼效應(yīng)? ■ 重量、重心及質(zhì)量慣性矩計(jì)算? ■ 屈曲分析? ■ 模態(tài)分析? ■ 響應(yīng)譜分析? ■ 隨機(jī)振動分析? ■ 諧響應(yīng)分析? ■ 瞬態(tài)分析? ■ 預(yù)應(yīng)力分析? ■ 殘余應(yīng)力分析? ■ 熱應(yīng)力分析? ■ 蠕變分析 ? ■ 失效分析? ■ 可以與其它場(熱，流體，電磁)進(jìn)行耦合分析?
材料模型
? ■ 線彈性各向同性? ■ 線彈性正交各向異性? ■ 線性溫度相關(guān)各向同性? ■ 線性溫度相關(guān)正交各向異性? ■ 塑性? ■ 變切? ■ 曲線描述? ■ 具有截?cái)嗬Φ?em>曲線描述? ■ Drucker-Prager? ■ 等向強(qiáng)化的Von Mises? ■ 隨動強(qiáng)化的Von Mises? ■ 等向強(qiáng)化的Von Mises曲線? ■ 隨動強(qiáng)化的Von Mises曲線? ■ 熱彈性? ■ 熱塑性? ■ 粘彈性? ■ 粘塑性? ■ Mooney-Rivlin? ■ 多系數(shù)（5或9常數(shù)）Mooney-Rivlin? ■ Ogden? ■ 壓電材料? ■ 通用壓電材料?
單元庫
? ■ 二維和三維運(yùn)動單元? ■ 二維和三維水力單元? ■ 接觸單元? ■ 耦合單元? ■ 間隙單元? ■ 彈簧單元? ■ 阻尼器單元?
展開 混凝土箱梁溫梯曲線的Abaqus實(shí)現(xiàn)以及熱耦合應(yīng)力
接下來，我們提取各規(guī)范下的豎向溫度和應(yīng)力曲線進(jìn)行對比分析。
圖13 節(jié)點(diǎn)mises應(yīng)力曲線
由上圖可知，各國規(guī)范下的峰值應(yīng)力與峰值溫度成正比，在腹板與頂板交界處Mises應(yīng)力會出現(xiàn)一定程度的突變，英國BS5400規(guī)范由于規(guī)定了底板溫差，導(dǎo)致其底板應(yīng)力相較于其他規(guī)范應(yīng)力增大。
【注】本文進(jìn)行實(shí)體模型較為復(fù)雜，文中并未展示完全相關(guān)的技巧設(shè)置，例如單元切割、溫度公式的具體設(shè)置等。針對不同表面所設(shè)置的公式都不盡相同，需要通過計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)結(jié)合確定。
螺栓預(yù)緊力分析-ABAQUS
從von-mises應(yīng)力分布可以看出，在最后階段微觀應(yīng)力大小有所不同，但宏觀水平差異不大。
Contact pressure
Von-mises stress
為反映預(yù)緊力的作用，讓我們比較Von-mises stress在螺栓上的最大值：
§Create XY data → ODB Field output → Position = Element Nodal, Variables=Stress |Mises → Elements/Nodes tab | select highest stress node
The highest stressed element
下圖為von-mises應(yīng)力變化曲線。從靜力強(qiáng)度的角度來看，兩種模型的最大應(yīng)力沒有顯著差異，且兩種模型的最大應(yīng)力出現(xiàn)位置相似。
但是，在疲勞方面是有區(qū)別的。根據(jù)疲勞理論，應(yīng)力應(yīng)變振幅越大，疲勞壽命越短。即無預(yù)緊力的模型中，螺栓疲勞壽命較短。
通過這個(gè)實(shí)例，我們通過分析給螺栓連接模型施加預(yù)緊力來檢驗(yàn)預(yù)緊力的影響。螺栓等緊固件的預(yù)緊可以防止螺栓在振動工況下松動，即使在沖擊等動態(tài)環(huán)境中也可以提高相對穩(wěn)定性。
本案例的視頻版教程(step by step)：螺栓預(yù)緊力-ABAQUS (包括三節(jié)視頻，可供練習(xí)的幾何模型）。
如有需要可購買觀看。
展開 solidThinking Inspire 在端承樁布局優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
并可根據(jù)表 2 中數(shù)據(jù)繪制最大沉降、最小沉降、 沉降差和最大 von Mises 應(yīng)力隨體積分?jǐn)?shù)約束的變化曲線，如圖 8、圖 9 所示。
表 2 校核分析結(jié)果
圖 8 沉降量變化曲線
圖 9 最大 von Mises 應(yīng)力變化曲線
根據(jù)圖 8 沉降量變化曲線可知，最小沉降關(guān)于體積分?jǐn)?shù)并不敏感，主要表現(xiàn)為樁體和承臺的彈性壓縮變形；最大沉降和沉降差隨體積分?jǐn)?shù)的減小顯著增加，并具有相似的變化趨勢，最大沉降表現(xiàn)為承臺的撓曲變形，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)減少為 80%時(shí)，最大沉降和沉降差分別為初始設(shè)計(jì)的 2.4 倍和 3.4 倍，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為 70%時(shí)，最大沉降和沉降差分別激增為初始設(shè)計(jì)的 5.2 倍和 7.5 倍，此后隨體積分?jǐn)?shù)降低雖略有增減，但仍維持在較高水平。同樣，根據(jù)圖9最大 von Mises 應(yīng)力變化曲線可知，隨著體積分?jǐn)?shù)的降低，von Mises 應(yīng)力最大值不斷增加，主要表現(xiàn)為樁體和承臺連接處的應(yīng)力集中，體積分?jǐn)?shù)為 80%時(shí)，為初始設(shè)計(jì)的 1.8 倍，體積分?jǐn)?shù)為 70%時(shí)，為初始設(shè)計(jì)的 2.6，此后隨體積分?jǐn)?shù)的減小，最大 von Mises 應(yīng)力出現(xiàn)震蕩，并在 50%時(shí)出現(xiàn)激增，結(jié)構(gòu)趨于破壞。
展開 ANSYS Workbench子模型分析實(shí)例
求解完成之后我們可以獲得子模型部分的最大Mises應(yīng)力云圖，當(dāng)網(wǎng)格尺度為3mm時(shí)，應(yīng)力云圖結(jié)果如圖15所示，最大應(yīng)力值為229.28MPa。
圖15 Mises應(yīng)力結(jié)果云圖
繼續(xù)細(xì)化網(wǎng)格，分別計(jì)算單元尺度為2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm幾種情況下的最大應(yīng)力結(jié)果，匯總后如表-1所示，將各個(gè)結(jié)果同時(shí)繪制成曲線，如圖16所示。從計(jì)算結(jié)果可以看到，隨著網(wǎng)格細(xì)化，最大Mises應(yīng)力值逐漸趨于收斂，通過子模型的計(jì)算能夠高效的計(jì)算模型的精確結(jié)果，本例中最大Mises應(yīng)力值處于256MPa左右。
表-1 Mises應(yīng)力結(jié)果
單元大小（單位：mm）
5
3
2
1
0.5
0.25
0.1
最大Mises應(yīng)力（單位：MPa）
213.92
229.28
240.01
250.29
254.18
255.48
256.18
圖16 最大Mises應(yīng)力結(jié)果變化曲線
9. 子模型邊界驗(yàn)證
為了檢驗(yàn)該切分方法計(jì)算結(jié)果是否可信，分別在整體模型和子模型中創(chuàng)建切割面路徑，獲取沿路徑的應(yīng)力分布結(jié)果。
整體模型選取路徑起點(diǎn)為（0,0,0），終點(diǎn)為（0,20,0），提取路徑上的應(yīng)力分布結(jié)果，如圖17所示。子模型中直接選取切割面起始點(diǎn)兩位置點(diǎn)創(chuàng)建路徑，同時(shí)提取路徑應(yīng)力分布結(jié)果，如圖18所示。對比兩圖的結(jié)果，可以看到子模型同整體模型在切割面處的應(yīng)力分布情況基本一致，使用該切割路徑進(jìn)行子模型的分析具備較好的可信度。
展開 模態(tài)應(yīng)力、頻響應(yīng)力和PSD應(yīng)力
頻率響應(yīng)函數(shù)是復(fù)函數(shù)，可分解為幅頻特性曲線和相頻特性曲線分別研究。
如果我們研究的系統(tǒng)響應(yīng)為結(jié)構(gòu)應(yīng)力，則此時(shí)的頻響函數(shù)叫做應(yīng)力頻響函數(shù)，也叫作頻響應(yīng)力。頻響應(yīng)力表征的是單位正弦激勵(lì)下的應(yīng)力張量響應(yīng)，它包含了各應(yīng)力分量的頻率響應(yīng)曲線。通常我們更關(guān)心這些應(yīng)力分量的合成效果，即Von Mises應(yīng)力的頻響曲線。頻響應(yīng)力曲線的峰值點(diǎn)一般是對應(yīng)著結(jié)構(gòu)的某階固有頻率。
圖1展示了某電池包分別承受X、Y和Z向加速度激勵(lì)時(shí)，殼體上某點(diǎn)的Von Mises應(yīng)力頻響曲線。
圖1 結(jié)構(gòu)上某點(diǎn)von Mises應(yīng)力的頻響曲線
在計(jì)算頻響應(yīng)力時(shí)，應(yīng)設(shè)置符合實(shí)際情況的阻尼。如果沒有具體試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)，對于汽車車身結(jié)構(gòu)而言，建議模態(tài)阻尼（臨界阻尼系數(shù)，即Nastran中CRIT形式）設(shè)置為0.02。
需要注意的是，由于阻尼的存在，結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的頻響應(yīng)力可能相位不同，甚至同一點(diǎn)的各應(yīng)力分量的頻率響應(yīng)函數(shù)也可能相位不同，這點(diǎn)與模態(tài)應(yīng)力有很大差異。
計(jì)算頻響應(yīng)力時(shí)，頻率點(diǎn)的間隔需要仔細(xì)斟酌，如果頻率點(diǎn)取得太稀疏，那么很可能漏掉應(yīng)力頻響曲線的峰值點(diǎn)，導(dǎo)致后續(xù)強(qiáng)度和疲勞分析的結(jié)果過于激進(jìn)。頻率點(diǎn)如果取得太密集，固然可以提升分析精度，但在每一個(gè)頻率點(diǎn)都輸出結(jié)構(gòu)的全場應(yīng)力，我們將得到一個(gè)龐大的頻響應(yīng)力結(jié)果文件，很可能導(dǎo)致強(qiáng)度和疲勞分析軟件無法處理。比較好的方案是在結(jié)構(gòu)的各階固有頻率附近采用密集的頻率點(diǎn)，在各階固有頻率之間采用稀疏分布的頻率點(diǎn)。
展開 基于Abaqus的混凝土箱梁熱力耦合分析
_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1745730756&x-signature=johxb%2FQwLKiBjhsJHKCEfA%2BxkCQ%3D" style="margin: 0px auto 8px; padding: 0px; max-width: 100%; display: block; border-radius: 4px; cursor: zoom-in; height: auto;"><p class="pgc-img-caption" style="margin-top: 20px; border: 0px;"></p></div><p class="ql-align-center">圖12 節(jié)點(diǎn)mises應(yīng)力-時(shí)間曲線</p><p class="ql-align-justify">由上圖可知，僅進(jìn)行熱傳導(dǎo)分析時(shí)無論是溫度場抑或是應(yīng)力場，均會比加上輻射和散熱后的結(jié)果大，就實(shí)際情況而言，處于自然環(huán)境下的混凝土箱梁不僅會進(jìn)行熱傳導(dǎo)，還會進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳岷洼椛浠顒樱虼嗽趯ο淞哼M(jìn)行溫度場和溫度效應(yīng)分析時(shí)，輻射和散熱的作用不可忽略，僅設(shè)置熱流密度進(jìn)行熱傳導(dǎo)無法模擬真實(shí)環(huán)境下的混凝土箱梁。</p><p class="ql-align-justify"><strong>【注】本文進(jìn)行熱力耦合分析的實(shí)體模型較為復(fù)雜，文中并未展示完全相關(guān)的技巧設(shè)置，例如熱流密度、換熱系數(shù)的設(shè)置等。針對不同表面所設(shè)置的熱流幅值都不盡相同，需要通過計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)結(jié)合確定。
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