剛結構的案例
《汽車結構剛強度及疲勞分析》專業教材
本教程包含了結構分析的相關知識要點，從網格劃分開始，到線性分析、非線性分析、疲勞分析等。前處理使用了ANSA(僅網格劃分)、HyperWorks(網格劃分、NASTRAN、ABQUS)、ABAQUS、nCode相關CAE分析軟件。其中針對汽車CAE結構開發中的分析要求進行了匯總整理，隨著時間推移其中一些分析方法有可能已更新，但還是有參考價值。雖然使用HyperWorks中的ABAQUS能夠解決汽車結構分析的很多問題，但是直接使用ABAQUSCAE能夠更明確其中的原理，建議在HyperMesh完成前處理，在ABAQUSCAE中完成分析模型搭建。僅僅完成分析是不夠的，同時需要具備堅實的理論基礎和試驗經驗。本教程的首要目的是積累學習過程中的知識點，方便于后續查閱，其次幫助自己梳理知識架構，能夠對整體進行把控，最后是讓自己養成一個習慣。以上也是每個人學習過程中都要經歷的過程，單純看看或者是隨手記一下，均有可能會遺忘、丟失。所以系統的歸納是必須的。本教程能夠讓剛入門的工程師快速進入到結構分析工作中，雖然試驗是必要的，但是對于CAE從業人員來說，快速掌握CAE分析技術、技巧也是頭等大事。
大概的目錄請見下文，了解內容詳情和詳細目錄請加VX。注：無法開發票，介意者就不要考慮了；因為無法開發票要求便宜點的，也不要考慮了；我是學生要求便宜點的，也不要考慮了，我被坑了幾次了。畢竟積累這些知識是需要大量的時間的，所以也請尊重知識付費。
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展開 理化所江雷院士團隊王京霞研究員與華理鄭致剛教授《Nat. Commun.》：軟超材料非擴散相變：從非晶態到簡單立方和體心立方結構
a 初始的各向同性態 b1在76.7℃隨機分布的BPIII晶疇，BPIII/BPII，BPIII/BPI，BPIII/BPII/BPI核殼結構。 b2 從b1轉化得到的二進制二維碼。c 第一次降溫過程分別在c1 76.3℃和 c1’ 75.8℃得到的BPIII/BPII/BPI核殼結構 c2, c2' 是從c1, c1'得到的二進制二維碼；d 第二個降溫過程的 各項同性態；f 低溫模式e1'經過聚合物穩定，具有高熱穩定性的BPIII/BPII/BPI核殼結構; f2-f3 使用和圖5相同的方法，經POM照片f1轉化得到的二進制和三進制二維碼。圖中"Poly. Stab."表示"Polymer stabilization"
圖7. 熱彈性馬氏體相變過程中的帶邊激光研究。a1-e1薄片狀的染料摻雜的PS-BPLCs的反射模式倒置顯微鏡照片紅色點狀圓圈，表示泵浦光激發的位置 a2-e2 發射光譜圖，其中圖c2-e2 中的插圖是激光峰的放大圖，測量的激光峰半峰寬從0.579到0.105變化。a3-e3 低于閾值或高于閾值的輸入-輸出曲線。由于具有高度有序的BCC結構，激光在一個相對小的晶疇中出現（尺寸小于60um）。從Stage III到Stage V激光峰逐漸變窄，說明隨著相變的進行，BPLCs晶格質量進一步提高。
相關研究結果以 “Diffusionless transformation of softcubic superstructure from amorphous tosimple cubic and body-centered cubic phases”發表在Nat. Commun. 2021。該文章通訊作者為中國科學院理化技術研究所王京霞研究員和華東理工大學鄭致剛教授。
展開 ansys 房屋鋼結構有限元模型2 ￥39
本模型為剛結構廠房有限元模型，可以計算沒有問題，結果展示圖為施加任意荷載的計算結果，可以很具需要更改荷載進行計算。附件包含完整的ansys15.0做的db文件。
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你不知道的CAE小常識（六）
你不知道的CAE小常識（六）
Ansys復合材料結構分析總結
分析篇
下面就我對碳纖維增強復合材料壓力容器分析過程中所做的工作，從復合材料材料參數轉化、復合材料強度準則、結構剛強度分析幾方面寫些我的心得，與大家共同探討。
1． 復合材料材料參數的轉化
單向纖維增強復合材料（也稱單向板）是指纖維按照同一方向平行排列的復合材料，是構成層合板和殼的基本元素，可認為是一種正交各向異性材料，也是一種橫觀各向同性材料（存在一個各向同性面），在進行有限元計算時，必須知道復合材料的彈性特性參數，并由彈性特性參數來計算正交各向異性材料的9個參數（在ANSYS程序中定義材料時所需3個彈性模量、3個泊松系數和3個剪切模量），單向復合材料特性的計算有許多種方法，主要的方法有Halpin-Tai的彈性力學方法，這種方法根據彈性理論將復雜的纖維與樹脂間的關系用一組方程來表示，通過求解方程組，解得彈性參數，我們使用的9個彈性參數的計算是通過單向復合材料的剛度矩陣轉化得到。
2． 復合材料強度準則
復合材料結構的受力及應力應變情況非常復雜，并要考慮各種應力應變的耦合和相互影響，復合材料強度破壞準則基于結構的宏觀破壞，一般來說復合材料的二次蔡-吳強度破壞準則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學出版社出版的蔡為侖先生的《復合材料設計》這一本書。
3． 復合材料結構剛強度分析
一般說來，復合材料結構總是受到空間力的作用，其應力分布是三維的，因此，復合材料結構的剛強度分析一般不宜采用復合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內的應力和橫向剪切應力，而忽略法向應力），同時，對于簡單的結構（如板、殼），可以得到彈性力學的一般解，而對于大多數結構來說，則必須用數值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。
展開 Ansys復合材料結構分析總結（分析篇）
復合材料強度準則
復合材料結構的受力及應力應變情況非常復雜，并要考慮各種應力應變的耦合和相互影響，復合材料強度破壞準則基于結構的宏觀破壞，一般來說復合材料的二次蔡-吳強度破壞準則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學出版社出版的蔡為侖先生的《復合材料設計》這一本書。
3． 復合材料結構剛強度分析
一般說來，復合材料結構總是受到空間力的作用，其應力分布是三維的，因此，復合材料結構的剛強度分析一般不宜采用復合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內的應力和橫向剪切應力，而忽略法向應力），同時，對于簡單的結構（如板、殼），可以得到彈性力學的一般解，而對于大多數結構來說，則必須用數值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。采用ANSYS程序對復合材料進行剛強度分析的步驟如下：
（1） 建立結構的幾何模型
由于復合材料分析單元一般都是六面體單元，因此，在建立幾何時要特別考慮到網格劃分的方便。
（2） 建立材料模型
根據復合材料材料參數建立單向復合材料材料模型，我所采用的是碳纖維增強復合材料，有兩種建立方法。
a. 若選擇單元為各向異性單元，則根據單向復合材料的剛度矩陣或柔度矩陣建立各向異性材料模型；
b. 若選擇層合單元，則可以建立相關的材料模型，如單向復合材料則可以建立正交各向異性材料模型
（3） 選擇單元類型并設置相關屬性
根據結構特征和計算要求，選擇不同的單元類型并設置單元屬性（各種單元的選擇依據請參考概述篇或ANSYS幫助文件）
（4） 網格劃分
在建立的幾何實體上進行網格劃分，對于復合材料，選擇六面體三維實體單元，定義單元屬性，分別指定不同的材料屬性，并保證材料坐標一致，運用有限元網格生成器進行網格劃分。
（5） 定義邊界條件
根據實際情況定義邊界條件。
展開 Abaqus超彈性材料分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
模型了解：
本案例所用模型如下：
圖1 模型認識
其中，1為壓塊，結構剛材料，2為橡膠超彈性材料。
有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。
今天將以這種方式介紹使用workbench實現齒輪嚙合的分析流程。
一、前處理
1.1 幾何模型的構建
本案例中的幾何模型較為簡單，因此直接在abaqus中創建。
本例使用平面應力應變單元模擬實體的壓縮過程，將Module切換到Part模塊，單擊create part創建壓塊部件，部件類型選擇2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環境，繪制壓塊圖形如圖1，繪制完成后單擊done完成壓塊的創建。繼續單擊create part創建橡膠部件，部件類型也為2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環境，繪制橡膠圖形如圖1所示，繪制完成后單擊done退出橡膠的創建。
1.2 材料參數的定義
1.2.1 材料本構
將Module切換到property模塊。單擊create material創建材料，壓塊使用結構剛材料，密度設置7850kg/m3,楊氏模量為2.1e11Pa，泊松比為0.3。
橡膠使用超彈性材料，使用Mooney-Rivlin本構模型。
展開 ANSYS知識普及12——如何分析復合材料（3）（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
復合材料強度準則
復合材料結構的受力及應力應變情況非常復雜，并要考慮各種應力應變的耦合和相互影響，復合材料強度破壞準則基于結構的宏觀破壞，一般來說復合材料的二次蔡-吳強度破壞準則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學出版社出版的蔡為侖先生的《復合材料設計》這一本書。
3． 復合材料結構剛強度分析
一般說來，復合材料結構總是受到空間力的作用，其應力分布是三維的，因此，復合材料結構的剛強度分析一般不宜采用復合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內的應力和橫向剪切應力，而忽略法向應力），同時，對于簡單的結構（如板、殼），可以得到彈性力學的一般解，而對于大多數結構來說，則必須用數值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。采用ANSYS程序對復合材料進行剛強度分析的步驟如下：
（1） 建立結構的幾何模型
由于復合材料分析單元一般都是六面體單元，因此，在建立幾何時要特別考慮到網格劃分的方便。
（2） 建立材料模型
根據復合材料材料參數建立單向復合材料材料模型，我所采用的是碳纖維增強復合材料，有兩種建立方法。
a. 若選擇單元為各向異性單元，則根據單向復合材料的剛度矩陣或柔度矩陣建立各向異性材料模型；
b. 若選擇層合單元，則可以建立相關的材料模型，如單向復合材料則可以建立正交各向異性材料模型
（3） 選擇單元類型并設置相關屬性
根據結構特征和計算要求，選擇不同的單元類型并設置單元屬性（各種單元的選擇依據請參考概述篇或ANSYS幫助文件）
（4） 網格劃分
在建立的幾何實體上進行網格劃分，對于復合材料，選擇六面體三維實體單元，定義單元屬性，分別指定不同的材料屬性，并保證材料坐標一致，運用有限元網格生成器進行網格劃分。
（5） 定義邊界條件
根據實際情況定義邊界條件。
展開 什么是電氣接地？電氣接地有什么方式？
可作為自然接地體的有：與大地有可靠連接的建筑物的剛結構和鋼筋、行車的鋼軌、埋地的非可燃可爆的金屬管等。對于變配電所來說，可利用其建筑物鋼筋混凝土基礎作為自然接利用自然接地體時，一定要保證良好的電氣連接，在建構筑物的結合處，除已焊接者外，凡用螺栓連接或其它連接的，都應采用跨接焊接，而且跨接線不得小于規定值。
5.2人工接地體的埋設
人工接地體的埋設，應注意不要埋設在垃圾、爐渣和有強烈腐蝕性土壤處，遇有這些情況應進行換土。
5.3接地線
自然接地線為了節約金屬，減少投資，應盡量選擇自然導體作為接地線。如建筑物的金屬構架、電梯豎井、電纜的金屬外皮等都可以作為自然接地線。各種金屬管道（可燃液體、可燃或爆炸性氣體的金屬管道除外）可作為低壓電力設備的自然接地線。
人工接地線為了連接可靠并有一定的機械強度，一般采用鋼作為人工接地線。對于接地體和接地線的截面積應符合我國電氣規定的最小規格。
接地電阻是接地體的散流電阻與接地線和接地體電阻的總和。由于接地體和接地線的電阻相對較小，可略去不計。因此接地電阻可認為就是接地體的散流電阻。
展開 Abaqus超彈性材料分析
本案例所用模型如下：
其中，上面1為壓塊，結構剛材料，2為橡膠超彈性材料。
有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。
今天將以這種方式介紹使用workbench實現齒輪嚙合的分析流程。
圖1 模型認識
一、前處理
1.1 幾何模型的構建
本案例中的幾何模型較為簡單，因此直接在abaqus中創建。
本例使用平面應力應變單元模擬實體的壓縮過程，將Module切換到Part模塊，單擊create part創建壓塊部件，部件類型選擇2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環境，繪制壓塊圖形如圖1，繪制完成后單擊done完成壓塊的創建。繼續單擊create part創建橡膠部件，部件類型也為2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環境，繪制橡膠圖形如圖1所示，繪制完成后單擊done退出橡膠的創建。
1.2 材料參數的定義
1.2.1 材料本構
將Module切換到property模塊。單擊create material創建材料，壓塊使用結構剛材料，密度設置7850kg/m3,楊氏模量為2.1e11Pa，泊松比為0.3。
橡膠使用超彈性材料，使用Mooney-Rivlin本構模型。
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橋梁歷史上的今天(3月7日)
烈青大橋上部結構為雙幅兩箱室連續箱梁，橋寬31m，全橋分三部分：北引橋3x35m、主跨35+60+35m、南引橋4x35m，共計十跨375m。下部結構采用柱式橋墩、矩形承臺、鉆孔灌注樁基礎。
6. 2017年3月7日，印度巴魯奇的第三納爾默達河大橋(3rd Narmada Bridge)建成通車。第三納爾默達河大橋又叫新納爾默達河大橋，是印度最長的矮塔斜拉橋，橋長1400,m，主跨144m，橋寬20.8m。
7. 2005年3月7日，中國湖南省長沙市的洪山大橋主線通車。大橋為獨塔無背索斜拉橋，主跨為206m，橋面寬33.2m，斜塔垂直高度136.8m，塔身傾斜角58度。
8. 2009年3月7日，加拿大不列顛哥倫比亞省的斯塔瓦穆斯酋長山人行天橋(Stawamus Chief Pedestrian Overpass)建成開放。大橋為鋼管拱橋，拱面采用斜面拱門，橋梁總長度為36.88m，主跨為30.155m，橋面寬2.6m。
9. 2013年3月7日，中國重慶市的黃花園大橋右半幅通車。大橋全長1208m，雙向六車道，橋面寬31m，為五跨預應力混凝土連續剛構結構，主橋橋跨布置為137m+3x250m+137m，于1999年年底竣工。2013年2月開啟了黃花園大橋百日維修工程。
10. 2014年3月7日，中國黑龍江省哈爾濱市的跨西四環橋建成通車。大橋全長611.5m，主橋為三跨形式，采用連續箱梁結構，橋上設置車行道和人行非機動車混合道，主橋橋面寬30m，兩側引橋橋寬24m，設雙向六車道。
來源：敦樸小兵
展開 鋼結構網格結構支座節點設計詳解
三、剛重比：規范上限主要用于確定重力荷載在水平作用位移效應引起的二階效應是否可以忽略不計。見高規5.4.1和5.4.2及相應的條文說明。剛重比不滿足規范上限要求，說明重力二階效應的影響較大，應該予以考慮。規范下限主要是控制重力荷載在水平作用位移效應引起的二階效應不致過大，避免結構的失穩倒塌。見高規5.4.4及相應的條文說明。剛重比不滿足規范下限要求，說明結構的剛度相對于重力荷載過小。但剛重比過分大，則說明結構的經濟技術指標較差，宜適當減少墻、柱等豎向構件的截面面積。
剛重比不滿足規范要求時的調整方法：
1、程序調整：剛重比不滿足規范上限要求，在SATWE的“設計信息”中勾選“考慮P-Δ效應”，程序自動計入重力二階效應的影響。
2、結構調整：剛重比不滿足規范下限要求，只能通過調整增強豎向構件，加強墻、柱等豎向構件的剛度。
四、層間位移角：主要為限制結構在正常使用條件下的水平位移，確保高層結構應具備的剛度，避免產生過大的位移而影響結構的承載力、穩定性和使用要求。見高規 4.6.1、4.6.2和4.6.3及相應的條文說明。層間位移角不滿足規范要求，說明結構的上述要求無法得到滿足。但層間位移角過分小，則說明結構的經濟技術指標較差，宜適當減少墻、柱等豎向構件的截面面積。
層間位移角不滿足規范要求時的調整方法：
1、程序調整：SATWE程序不能實現。
2、結構調整：只能通過調整增強豎向構件，加強墻、柱等豎向構件的剛度。
1）由于高層結構在水平力的作用下將不可避免地發生扭轉，所以符合剛性樓板假定的高層結構的最大層間位移往往出現在結構的邊角部位，因此應注意加強結構外圍對應位置抗側力構件的剛度，減小結構的側移變形。同時在設計中，應在構造措施上對樓板的剛度予以保證。
展開 【SIMU圖文教程】_05_某車型車身輕量化優化實例
一、寫在前面：
分享一個提升白車身剛度的結構優化過程，希望可以為剛接觸結構優化的小伙伴提供一些啟發和思考。
（本文作部分摘取，為了避免引起不必要的麻煩，對分析數據進行了處理，但不影響對優化過程的說明）
二、問題描述：
上一篇帖子對車身剛度進行了提升（共經過15個方案的迭代），同時也增加了車身重量，這一篇帖子主要對車身輕量化進行了說明。
三、優化方案：
1、剛度提升方案15基礎上——通過靈敏度分析，下圖中綠色件對彎曲、扭轉剛度都不敏感，將其厚度由原來的1mm減為0.8mm，減重0.30Kg。
2、輕量化方案1基礎上——綠色件對彎曲、扭轉剛度均不敏感，將其厚度由原來的1mm減為0.8mm，左右對稱處理，減重0.40Kg。
3、輕量化方案2基礎上——下圖減重的部件對彎曲、扭轉剛度均不敏感，將圖示位置的部件進行減厚處理，具體如下圖所示，減重0.30Kg。
4、輕量化方案3基礎上——下圖位于前罩鉸鏈安裝孔位置的部件紅色件對彎曲、扭轉剛度均不敏感，將其厚度由原來的1.6mm減為1.4mm，左右對稱處理,減重0.20Kg。
5、輕量化方案4基礎上——下圖位于后輪轂包上的綠色部件對彎曲、扭轉剛度均不敏感，將其厚度由原來的1.8mm減為1.5mm，共減重0.10Kg。
6、輕量化方案5基礎上——下圖位于頂棚后橫梁的紅色加強部件對彎曲、扭轉剛度均不敏感，將其厚度由原來的0.8mm減為0.7mm，共減重0.10Kg。
7、輕量化方案6基礎上——下圖前碰撞橫梁紅色件對彎曲、扭轉剛度均不敏感，將其厚度由原來的2mm減為1.8mm，共減重0.10Kg。
展開 南林蔡旭敏副教授和唐本忠院士、趙征教授合作NC：松香基BioAIEgen：固態下分子運動如何影響光物理過程？
（圖1）
圖1：松香基BioAIEgen及其光物理性能
該工作以動植物甾醇的脂環結構強化細胞膜結構穩定性為設計依據，利用松香獨特的脂環剛硬化結構特征，與柔性的希夫堿復合，成功開發出一系列脂環融合的希夫堿作為源自天然松香的BioAIEgen（圖2）。機理研究證實，天然松香分子中脂環結構的引入有助于抑制激發態分子運動，從而增強聚集態發射（圖3）。此外，改變取代基可以影響分子間相互作用和激發態分子運動，從而調控發光性能（圖4）。通過光致變色現象，可以在固態下監測和可視化其分子運動（圖5）。最后，基于這些松香基BioAIEgen的脂質特性和生物相容性，它們被應用于細胞成像，分別在脂滴和溶酶體中顯示出優異的靶向成像能力（圖6）。該工作從根本上闡明了天然松香中脂環結構在發光分子設計中的重要作用，并從實踐上提供了一種可大規模獲得生物相容性BioAIEgen的天然資源，提升了天然松香的附加值。
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