固體結構的案例
ABAQUS案例—炸藥與固體結構的爆炸分析 ￥5
本案例（附件中inp文件）講述了采用ABAQUS進行炸藥與固體結構的爆炸分析，其重點是炸藥屬性的建立及炸藥的粒子化處理。本案例主要側重固體結構的爆炸分析方法，而不限于結構類型，例如可以采用本案例方法模擬巖土結構的爆破、鋼筋混凝土結構爆破或水下結構的爆破等。
這結構，太漂亮了！研究海星，登上Science封面！ 附多孔固體結構與性能第2版下載
綜上所述，研究團隊通過研究多節海星的生物礦化骨骼，發現了一種天然陶瓷的雙尺度微晶格結構。這種結構具有原子級方解石（即碳酸鈣的穩定形態）和微米級金剛石三重周期性最小表面（金剛石-TPMS）幾何形狀，以及晶格級結構梯度和原子級位錯缺陷。這種獨特的雙尺度微晶格提供了多種有效策略包括晶體共取向、晶格幾何梯度和通過微晶格位錯抑制解理斷裂，來實現高剛度、強度和損傷容限。該工作為開發高性能輕質且高強度的陶瓷復合材料帶來了曙光。
下載地址：多孔固體結構與性能第2版
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 ANSYS流固耦合模態分析計算方法
3)建立固體結構實體模型。建立固體結構模型，定義單元屬性，采取映射方式進行網格的劃分。
4)施加約束條件。由于流體區域的尺寸是遠大于固體結構的尺寸，故在流場邊界處的單元節點上施加壓力(PRES)一0約束。又因為結構為懸臂結構模型，并認為流體區域在懸臂根部的平面內有邊界，所以固體結構模型底部固結，流場底部定義Z方向約束。
5)選擇求解類型，進行求解。進入SOLUTION求解器，定義分析類型為模態分析，設定提取頻率階數及提取模態的方法。由于非對稱矩陣法(UNSYMMETRIC)主要用于求解模型生成的剛度矩陣、質量矩陣不對稱等問題，故采用非對稱矩陣法(UNSYMMETRIC)進行模態的提取。
6)查看結果。進入后處理器，查看結構模型頻率及振型圖。、
展開 
整流罩地面分離過程仿真 ￥19.89
圖11
2） 裝配部件
如前所述，調整部件相對位置，使固體結構與流體材料有重合部分，重合部分為整流罩蒙皮。
3） 設置相互作用
對接觸性質進行編輯（見圖12），選擇罰函數定義切向行為，其中Friction Coeff為罰剛度系數，僅取決于材料特性。在通用接觸中定義相互作用，賦予接觸性質，關鍵是定義相互接觸面（見圖13）。對于固體結構，接觸面為整流罩半罩蒙皮外表面，類型為幾何；對于流體材料，接觸面為整體，類型為網格（見圖14）。
圖12
圖13
圖14
4） 施加載荷
僅為整流罩固體結構施加重力場。創建預定義場（見圖15），為已進行partition操作的罩外大氣進行材料設置，罩外部分設為1，罩內部分使用缺省值0（見圖16）。
圖15 圖16
展開 為什么要進行流固耦合仿真
由于固體運動已知，且固體變形忽略不計，所以此類問題一般可以單獨在CFD求解器中完成，但是運動軌跡需要通過用戶自定義函數設定。
2雙向流固耦合
雙向流固耦合分析是指數據交換是雙向的，也就是既有流體分析結果傳遞給固體結構分析，又有固體結構分析的結果（如位移、速度和加速度）反向傳遞給流體分析。此類分析多用于流體和固體介質密度比相差不大或者高速、高壓下，固體變形非常明顯以及其對流體的流動造成顯著影響的情況。
常見的分析有擋板在水流中的振動分析、血管壁和血液流動的耦合分析、油箱的晃動和振動分析等。
一般來講，對大多數耦合作用現象，如果只考慮靜態結構性能，采用單向耦合分析便足夠，但是如果要考慮振動等動力學特性，雙向耦合分析必不可少，也就是說雙向耦合分析很多是為了解決振動和大變形問題而進行的，最典型的例子莫過于深海管道的激振問題。同理，如前所述，塔吊在強風中的靜態結構分析屬于單向耦合分析，但是如果考慮塔吊在強風中的振動情況，就需要采用雙向耦合進行分析。
展開 液態金屬3D打印
這對于形成光滑的固體結構是不理想的。
研究中對較低溫度（如600K、700K等）下的基體進行了類似的分析。據觀察，雖然3D結構可以打印在較冷的基體上，但其分層現象較為明顯，例如后續的沉積金屬層之間缺乏強聚結。這是由于沉積液滴中熱能損失率的增加。因此，基材溫度的最終選擇可以根據給定應用中物體的可接受打印質量來決定，甚至可以動態調整基材溫度，以得到較佳的熱擴散（因為打印過程中，成品的尺寸會隨時間變大）。
圖5顯示了打印在加熱基體上的杯子結構。在打印過程中，根據打印部件的實時高度，加熱基體的溫度從733K（430℃）逐漸升高到833K（580℃）。這樣做是為了克服隨著物體表面積的增加，局部熱擴散的增加。鋁的高導熱性使得這一點特別困難，因為必須快速調整局部熱梯度，否則溫度會迅速降低并降低層內聚結。
圖5
結論
根據仿真結果，維德系統開發的磁流體動力液態金屬3D打印機能夠打印任意形狀的3D固體金屬結構。這些結構是通過亞毫米級液滴的逐層圖案化沉積而成功打印的。一個孔口可以實現超過540克/小時的材料沉積率。
這項技術的商業化進展順利，但在實現最佳打印性能方面仍存在許多挑戰，包括產量、效率、分辨率和材料選擇。
展開 COMSOL超聲探傷
本模型是自己興趣所做，其中相關幾何結構有所出入，模型參考文獻：Air-Coupled Nondestructive Evaluation Dissected。
1 模型介紹
本模型中固體結構為鋁板（長200mm，厚2.28mm），鋁板上下各有1mm厚的空氣層，其中發射端的長度為25mm，法向方向與豎直方向呈14°角，同理接收端類似，由于參考文獻中看不出，二者之間的距離，所以模型建模的過程中有所出入，導致結果有點出入，但是不影響此類仿真方法實施。
2 邊界條件設置
聲固耦合邊界處法向位移和法向應力保持連續，空氣域真空接觸區域為聲輻射邊界，以防止周圍邊界造成的聲波反射影響分析結果，固體鋁板的四個點為固定約束邊界。
3 網格繪制
矩形區域選擇mapped方式進行網格繪制，其余選擇三角形網格繪制，最大單元尺寸為h_max.
4 仿真結果
聲波震動以及固體結構位移
發射端的波形
接收端的波形
由于計算時間稍短，接收端的波形的沒有完全顯示，后續計算的時候可以延長計算時間。
展開 LS-DYNA降落傘展開模擬
采用流固耦合算法模擬問題時，往往要對 Lagrange 算法中的固體結構進行約束，將固體結構的相關參數傳遞給流體單元。在 LS-DYNA 中數值模擬降落傘的充氣過程時，固體結構的主要約束方法是罰函數耦合約束。對于罰函數約束而言，其原理是耦合系數追蹤 Lagrange節點（結構，即從物質）和 Euler 流體物質（主物質）位置間的相對位移，顧名思義罰函數為懲罰函數，先給一個位移，一般是從物質穿透于主物質，然后在一個或若干個分析步中拉回，以此完成整個流固耦合分析。
3. 數值仿真模型建立
3.1降落傘仿真模型建立
3.1.1幾何及有限元模型
具體見上圖3，采用殼體單元四邊形網格，對單個傘面進行掃略畫法，單個傘衣一共有XX個單傘葉組成，每個傘葉網格如下圖，每個傘葉網格數量為17024，四邊形殼體單元（*ELEMENT_SHELL_THICKNESS），單元算法的控制關鍵字為*SECTION_SHELL，傘衣一共510720，最大網格尺寸為0.15m,最小網格尺寸為0.02m,保證傘衣尾部和頭部節點數一直，且單片傘面網格數量完全相同，以此盡可能模擬每片傘葉均勻展開。傘衣材料屬性由*MAT_FABRIC關鍵字來定義。傘繩為離散的梁/索單元（*ELEMENT_BEAM），單元算法的控制關鍵字為*SECTION_BEAM，網格大小尺寸均勻，為0.5m,傘繩與重物連接繩分別賦予不同單元屬性，共1530個單元。傘繩材料屬性由*MAT_CABLE_DISCRETE_BEAM 來定義。
展開 Delaunay 細化網格生成
FSI 分析在流體動力學中很重要，可以理解復雜的流體流動及其對固體結構變形的影響。可以使用以下方法在網格中生成和細化流體域和固體域的相互作用：
離散化域。使用 Delaunay 三角剖分為整個流域生成粗網格。
執行網格細化。在 Delaunay 細化網格生成之后，向網格添加額外的節點以優化分辨率并提高流體網格的質量。
為實體結構生成網格。這可以使用專門的方法來完成，例如自適應 ALE* 網格劃分或其他可以捕獲實體結構變形的方法。
結合流體和固體結構網格。定義適當的界面和邊界條件以組合兩個域。
執行模擬。使用適當的 FSI 算法（例如 ALE*、CEL* 或 IBM*）。
*ALE - 任意拉格朗日-歐拉*CEL - 耦合歐拉-拉格朗日*IBM - 浸沒邊界法
使用 Delaunay 細化網格生成優化 CFD 中的 FSI 模擬
Delaunay 細化是捕獲流體-表面相互作用的復雜細節的有效方法。CFD 工具可以生成帶有 Delaunay 三角剖分的初始粗網格，可以通過向網格添加節點和元素來圍繞實體結構對其進行細化，以實現最佳網格分辨率。CFD 工具通常提供專門的模擬選項，例如 ALE，它允許網格移動和變形以解決由于流體力引起的實體結構變形。
這種變形可以在 CFD 工具中可視化，以了解流動行為。網格運動的程度可以通過求解與網格相關的偏微分方程來計算。系統設計人員更喜歡使用 Cadence 的 CFD 求解器來計算這些用于網格細化的控制方程。通過生成高質量的網格，Fidelity Pointwise等 CFD 工具支持在廣泛的航空航天、汽車或生物醫學系統設計應用程序中對流固耦合進行可靠的模擬。
文章來源：cadence博客
展開 ADINA V9.7.1發布啦---最早引入的巖土有限元分析軟件
下面簡要描述一下ADINA目前的功能.
2 ADINA簡介
ADINA代表著Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis---自動動態增量非線性分析, 在固體、結構、流體和帶有結構相互作用的流體流動仿真軟件方面處于領先地位的ADINA R&D, Inc.日前宣布推出其廣受歡迎的ADINA系統的最新版本9.7.1 (516M)。
ADINA系統是一個多功能的綜合性軟件，用于有限元分析、結構和流體流動以及流體和結構模擬，ADINA系統可用于分析多物理場問題，如流體和固體的力學-熱相互作用以及結構和一些非線性分析的問題。ADINA使用一個程序系統進行結構、流體和具有結構相互作用的流體流動的綜合有限元分析。分析能力從解決簡單的結構、傳熱或流體流動問題到解決復雜的多物理問題，都使用同一個程序系統。ADINA的主要分析功能如下:
- 固體和結構的位移和應力分析
- 傳熱分析
- 不可壓縮和可壓縮的流體流動
- 流體-結構相互作用(FSI)
- 熱-力學耦合（TMC)
- 結構-孔隙壓力耦合(多孔介質)
- 熱-流體-結構耦合
- 電場-結構耦合
- 熱-電耦合
- 聲波流體-結構耦合
- 流體流動-質量傳遞耦合
ADINA用戶界面使用Parasolid內核作為其幾何體引擎。因此，NX和SolidEdge的用戶可以很容易地將他們基于Parasolid的幾何模型(零件和裝配)導入到ADINA進行網格劃分，應用基于幾何的載荷和邊界條件，并使用ADINA系統進行結構、傳熱、流體或耦合的多物理場分析。ADINA還可以導入Nastran格式的有限元模型，并以Nastran op2格式輸出結果。
展開 
風力發電機組的噪聲控制
1 噪聲源分析
風力發電機組工作過程中在風及運動部件的激勵下，葉片及機組部件產生了較大的噪聲，其噪聲源主要有：
（1）機械噪聲及結構噪聲
齒輪噪聲。嚙合的齒輪對或齒輪組，由于互撞和摩擦激起齒輪體的振動，而通過固體結構輻射齒輪噪聲。
② 軸承噪聲。由軸承內相對運動元件之間的摩擦和振動及轉動部件的不平衡或相對運動元件之間的撞擊引起振動輻射產生噪聲。
③ 周期作用力激發的噪聲。由轉動軸等旋轉機械部件產生周期作用力激發的噪聲。
④ 電機噪聲。不平衡的電磁力使電機產生電磁振動，并通過固體結構輻射電磁噪聲。
機械噪聲和結構噪聲是風力發電機組的主要噪聲源，而且對人的煩擾度最大。這部分噪聲是能夠控制的，其主要途徑是避免或減少撞擊力、周期力和摩擦力，如提高加工工藝和安裝精度，使齒輪和軸承保持良好的潤滑條件等。為減小機械部件的振動，可在接近力源的地方切斷振動傳遞的途徑，如以彈性連接代替剛性連接；或采取高阻尼材料吸收機械部件的振動能，以降低振動噪聲。
（2）空氣動力噪聲
空氣動力噪聲由葉片與空氣之間作用產生，它的大小與風速有關，隨風速增大而增強。處理空氣動力噪聲的困難在于其聲源處在傳播媒質中，因而不容易分離出聲源區。
（3）通風設備噪聲
散熱器、通風機等輔助設備產生的噪聲。
2 噪聲控制
噪聲控制可以從噪聲源、噪聲傳播途徑和噪聲接受者三方面入手[2]。噪聲控制技術主要以噪聲的聲學控制方法為主，具體的技術途徑一般包括隔聲處理、吸聲處理、振動的隔離、阻尼減振等。隔聲處理和吸聲處理屬于噪聲傳播降噪控制；振動的隔離和阻尼減振屬于阻尼減振降噪控制。這些噪聲控制方法的機理在于，通過噪聲聲波與聲學材料或聲學結構、振動波與阻尼材料或阻尼結構的相互作用消耗能量，從而達到降低噪聲的目的。
展開 STARCCM與ABAQUS算例文件 ￥20.26
在 Abaqus 中，拉力負載作用于固體結構的表面。在 STAR-CCM+ 中，位移作為網格變形輸入使用。
注：該STAR-CCM+版本為2406，付費內容為兩個軟件的源文件，均已經設置好。以下為結果展示：
流場（壓力）云圖：
結構變形云圖：
卡門渦街下懸臂梁的振動 ￥500
從工程的角度而言，重要的是預測流體在不同流速時的振動頻率，從而避免固體結構振動時與渦脫落產生共振。例如，為幫助減少此類效應的產生，設備工程師們在高煙囪的上部放置了一個螺旋形減振裝置；由此產生的形狀變化阻止了渦流從煙囪不同位置脫落時對其結構產生的干擾。</p><p>本案例展示了一圓柱繞流形成的卡門渦街流與一懸臂梁形成耦合振動的過程，模擬結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202212/cc024e6ec4474e71a9b752e7393daddd.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p>感興趣的朋友，可以下載模型源文件，歡迎交流</p><p><br></p>
展開 知識點 | 流固耦合原理及其重要性
然而，大橋的形狀迫使空氣在其結構上方和下方流動，導致流動分離和渦旋脫落。
1940年11月7日，強風引起橋體顫振，使橋主梁發生變形，導致大橋坍塌，設計中的空氣動力學不穩定性引發了災難。而如果在橋梁設計的時候考慮到流固耦合，則可以添加開放式桁架來支撐橋面，同時使風順利地通過。
什么是流固耦合？
流固耦合（FSI）是流體流動與固體結構的相互作用。想象一下讓渦輪葉片旋轉起來的一陣風、在波浪中行駛的船體或急速掠過F1賽車前擾流板的氣流。只要流體和結構相遇，就會發生流固耦合 (FSI)。
同時使用Ansys Fluent與Ansys Mechanical，可以仿真流固耦合，比如這面在風中飛舞的Ansys旗幟
FSI如何影響產品設計和性能？
了解FSI對于許多產品的設計至關重要。如果不考慮流體與固體之間的相互影響，則會導致產品性能估計不準確。
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