應(yīng)力路徑
關(guān)注創(chuàng)建者：ymgaaa 創(chuàng)建時(shí)間：2020-06-17
應(yīng)力路徑的視頻教程
算例8.3.3 邊坡降雨入滲分析,學(xué)習(xí)輸出單元應(yīng)力路徑
學(xué)習(xí)內(nèi)容： a)降雨入滲邊界條件 b)Amplitude幅值函數(shù)的創(chuàng)建及應(yīng)用 c)輸出單元應(yīng)力路徑
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workbench輪軸分析一（應(yīng)力路徑定義，結(jié)果分析）
workbench分析構(gòu)件在指定路徑上的應(yīng)力變化情況，并且分析軟件計(jì)算結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果誤差的產(chǎn)生原因。
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應(yīng)力路徑的實(shí)例教程
ANSYS Workbench 做完應(yīng)力分析后，需要按照自己定義的路徑進(jìn)行應(yīng)力查看時(shí)，就需要正確額定義一個(gè)路徑。
1. 首先，要進(jìn)行應(yīng)力線性化，必須定義適當(dāng)?shù)?em>路徑，在model標(biāo)簽上右鍵插入Construction Geometry，如下圖：
2. 選擇后，Outline中出現(xiàn)Construction Geometry選項(xiàng)，在選項(xiàng)上右鍵插入path，如下圖：
3. 插入路徑后，顯示如下圖所示路徑的Detail選項(xiàng)卡，黃色區(qū)域是對(duì)路徑的定義區(qū)域【默認(rèn)的，face模式，則取點(diǎn)為面中心， edge模式，取點(diǎn)為其中點(diǎn)，vertex模式，取點(diǎn)為模型上存在的點(diǎn)，坐標(biāo)模式，取點(diǎn)為鼠標(biāo)點(diǎn)擊的模型表面任一點(diǎn)，選中的點(diǎn)都可以Detail項(xiàng)中的x，y，z坐標(biāo)值進(jìn)行調(diào)整】
4. 定義好的路徑如下圖所示
5. 定義好路徑后，在標(biāo)簽【Solution】上右鍵插入應(yīng)力線性化選項(xiàng)，或者點(diǎn)中【Solution】后，在快捷欄選擇一種應(yīng)力線性化，效果是一樣的，如下圖所示
6. 插入應(yīng)力線性化選項(xiàng)后，出現(xiàn)如下圖所示的Detail選項(xiàng)卡，黃色為預(yù)選的路徑
定義好的路徑會(huì)在這里顯示，選擇一個(gè)作為當(dāng)前線性化路徑
7. 線性化的結(jié)果示例。
展開 通過鉆柱長(zhǎng)度和角度繪制鉆柱簡(jiǎn)化
序號(hào)
角度（°）
長(zhǎng)度（m）
1
98.22
9.49
2
98.54
9.47
3
99.58
9.47
4
100.3
9.40
5
100.33
3.00
根據(jù)鉆柱簡(jiǎn)化模型基本參數(shù)建立模型
對(duì)鉆柱添加邊界條件和載荷約束如圖2所示
載荷及邊界條件
鉆桿頭部
中間鉆桿
鉆桿尾部
約束
X軸自由度
Y軸自由度
Z軸自由度
Y軸自由度
X軸自由度
Y軸自由度
Z軸自由度
繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度
載荷
鉆壓5t
扭矩1000Nm
重力9.8m/s2（整個(gè)模型）
無
如果有需要文檔的同學(xué)，可以給我留言，備注信息。
而通過對(duì)基坑開挖過程中土體的主要應(yīng)力變化路徑進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)模擬開挖條件下的土體本構(gòu)模型應(yīng)能合理考慮土體變形特性的應(yīng)力路徑相關(guān)性和壓硬性。Hardening Soil Model 采用了不同的加荷與卸荷模量，能夠反映土體應(yīng)力路徑的影響，且考慮了土體模量的應(yīng)力水平相關(guān)性，能預(yù)測(cè)得到較合理的坑壁側(cè)移、地表沉降以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，因而建議采用Hardening Soil Model進(jìn)行基坑開挖數(shù)值模擬分析。
Hardening Soil Model 介紹
Hardening Soil Model (HSM)是Schanz等提出的一種以塑性理論為基礎(chǔ)的雙屈服面模型。該模型的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系采取了Kondner等建議的雙曲線形式，如圖1所示。塑性部分采取了各向同性的硬化準(zhǔn)則，可同時(shí)考慮剪切硬化和壓縮硬化，該模型采用了 Mohr-Coulomb 準(zhǔn)則來描述土體的破壞行為。
展開 然后將含TPE-4N涂層的金屬試樣放置于拉伸儀中，在紫外光源的激發(fā)下，使用CCD照相系統(tǒng)獲取并記錄在不同的應(yīng)力/應(yīng)變響應(yīng)階段的熒光照片。
對(duì)于實(shí)際機(jī)械部件，以單邊缺口試樣和圓孔試樣為例，進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變分布分析。試樣受力變形后，利用CCD照相系統(tǒng)記錄試樣表面的熒光分布及其像素灰度值分布，熒光試驗(yàn)結(jié)果與ANSYS有限元模擬結(jié)果基本一致，證明了TPE-4N涂層能夠有效地反應(yīng)出復(fù)雜金屬試樣的受力狀況。圓孔試樣的在圓孔邊緣處出現(xiàn)加工過程中意外存在的微小缺口，ANSYS有限元模擬不能預(yù)測(cè)這種加工造成的缺陷，但本方法能清晰地將缺陷附近的應(yīng)力集中可視化，體現(xiàn)出這種熒光方法的對(duì)實(shí)際機(jī)械部件中應(yīng)力/應(yīng)變分布測(cè)量的準(zhǔn)確性，能看到理論模擬預(yù)測(cè)不到的細(xì)節(jié)。
除了應(yīng)力/應(yīng)變分布分析，TPE-4N涂層還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)械部件上的疲勞裂紋，并且預(yù)測(cè)疲勞裂紋的擴(kuò)展路徑。當(dāng)試樣未加載時(shí)，無熒光響應(yīng)。當(dāng)載荷循環(huán)加載過程中，在缺口的邊緣處出現(xiàn)熒光信號(hào)，表明該處出現(xiàn)應(yīng)力集中，并且誘發(fā)疲勞裂紋生成。隨著加載繼續(xù)，疲勞裂紋擴(kuò)展，并且在裂紋的尖端和兩側(cè)出現(xiàn)熒光信號(hào)。裂紋尖端的前部出現(xiàn)熒光，這表明該區(qū)域應(yīng)力集中明顯，裂紋偏向此區(qū)域擴(kuò)展。
這一系列TPE-4N涂層的實(shí)驗(yàn)在鋁合金（Al 1100，Al 2024），不銹鋼（SUS316L）和低合金鋼（X80）等材料上進(jìn)行了重復(fù)性測(cè)試，證明了這個(gè)先進(jìn)材料的廣泛適用性。
本研究結(jié)果發(fā)表于《Advanced Materials》雜志。
全文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201803924
參考文獻(xiàn)：
Weijun Zhao et.al.
展開 圖7.增材制造工藝仿真的溫度曲線
l 應(yīng)力分析
在熱分析的基礎(chǔ)上，通過熱應(yīng)力耦合分析來進(jìn)行變形以及應(yīng)力的仿真分析，下圖為打印結(jié)束后的變形及應(yīng)力分布云圖，由此可見：環(huán)向掃描的應(yīng)力低于單向掃描；單向旋轉(zhuǎn)掃描略低于無旋轉(zhuǎn)掃描，這與根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出的結(jié)論相符。
圖7.打印結(jié)束后的應(yīng)力分布
綜上，從仿真的角度，不同掃描策略對(duì)增材制造零件的溫度、變形、應(yīng)力皆有影響，而對(duì)于圓環(huán)件，相對(duì)于單向掃描，環(huán)向掃描無疑是一種打印時(shí)間短、應(yīng)力及變形皆小的掃描策略。
總結(jié)
針對(duì)增材制造工藝仿真中工藝掃描模擬的要求，安世亞太和中科煜宸聯(lián)合開發(fā)了可考慮掃描路徑的工藝仿真軟件AMProSim-DED，本文以此為基礎(chǔ)對(duì)工藝掃描路徑對(duì)增材制造仿真精度的重要性進(jìn)行了研究對(duì)比，結(jié)果表明，考慮工藝掃描路徑后可以得到更為符合實(shí)際的計(jì)算結(jié)果，能夠真實(shí)反映不同掃描策略帶來的變形和應(yīng)力差異，從而真正做到基于工藝仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)工藝策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
展開 
應(yīng)力路徑的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
應(yīng)力路徑的最新內(nèi)容
4.聚焦變形敏感區(qū)進(jìn)行工藝補(bǔ)償
針對(duì)仿真識(shí)別出的圓角過渡區(qū)和孔邊高應(yīng)力區(qū)，項(xiàng)目組在工裝支撐及后續(xù)校形策略上進(jìn)行配套優(yōu)化，使熱應(yīng)力釋放路徑更加可控，降低淬火后孔位失圓和整體彎扭風(fēng)險(xiǎn)。
一套完整的 PFC 6.0 離散元原創(chuàng)算例，專為研究巖石在復(fù)雜應(yīng)力路徑下的力學(xué)響應(yīng)及巖爆（Rockburst）現(xiàn)象而設(shè)計(jì)。代碼實(shí)現(xiàn)了從初始圍壓保載到分級(jí)徑向加載，再到不同波形動(dòng)力擾動(dòng)的全過程模擬，邏輯嚴(yán)密，注釋清晰。
代碼集成了四種極具科研價(jià)值的加載工況，用戶可一鍵切換：
分級(jí)靜力加載：模擬深部巖體開挖過程中的應(yīng)力重分布。
此外，對(duì)于涉及大變形、卸載再加載的復(fù)雜應(yīng)力路徑，其損傷定律存在一定的局限性。然而，對(duì)于新能源汽車底護(hù)板防護(hù)所主要關(guān)注的低速?zèng)_擊、擊穿防護(hù)及能量吸收等場(chǎng)景，其主導(dǎo)的失效模式相對(duì)明確，通過合理的參數(shù)校準(zhǔn)與建模策略，MAT_58已被證明能夠提供足夠可靠的工程指導(dǎo)。
我們已實(shí)現(xiàn)：
減重40%的航空發(fā)動(dòng)機(jī)支架（通過點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與應(yīng)力路徑優(yōu)化）；
性能提升300%的熱交換器（基于流體仿真驅(qū)動(dòng)的多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）；
零裝配的一體化汽車懸架（借助 Altair Inspire 的制造約束算法）。
這標(biāo)志著"設(shè)計(jì)自由化"與"性能極致化"的新紀(jì)元——而這正是 Altair 結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)賦能增材制造的核心戰(zhàn)場(chǎng)。
具體步驟如下：
進(jìn)行 XFEM 分析，得到結(jié)構(gòu)中的裂紋擴(kuò)展路徑和應(yīng)力強(qiáng)度因子。
將裂紋擴(kuò)展路徑和應(yīng)力強(qiáng)度因子作為輸入，進(jìn)行疲勞分析，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的剩余壽命。
通過這種方法，可以考慮裂紋擴(kuò)展對(duì)結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響，提高疲勞分析的準(zhǔn)確性。
摩爾庫(kù)倫本構(gòu)不適用于基坑開挖的具體原因如下：
修正劍橋模型在卸荷時(shí)較加荷具有更大的模量，而摩爾庫(kù)倫模型的加荷和卸荷模量相同，且無法考慮應(yīng)力路徑的影響，這導(dǎo)致摩爾庫(kù)倫模型產(chǎn)生很大的坑底回彈。修正劍橋模型地表變形較為接近實(shí)際，而摩爾庫(kù)倫模型的地表位移則表現(xiàn)為回彈，這與工程經(jīng)驗(yàn)不符。
默認(rèn)應(yīng)力線性化路徑上的積分點(diǎn)數(shù)量為50，最大支持100個(gè)積分點(diǎn)。
默認(rèn)應(yīng)力線性化路徑上的積分點(diǎn)數(shù)量為50，最大支持100個(gè)積分點(diǎn)。
基于該輸入，在由SCL和SCP定義的局部坐標(biāo)系中的采樣點(diǎn)中計(jì)算應(yīng)力分量。通過路徑曲線，應(yīng)力分量被傳遞到Python腳本中，以計(jì)算等效的膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力分量，并生成數(shù)據(jù)及報(bào)告。
應(yīng)力線性化插件使用如下圖2所示的模型進(jìn)行說明。
基于該輸入，在由SCL和SCP定義的局部坐標(biāo)系中的采樣點(diǎn)中計(jì)算應(yīng)力分量。通過路徑曲線，應(yīng)力分量被傳遞到Python腳本中，以計(jì)算等效的膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力分量，并生成數(shù)據(jù)及報(bào)告。
應(yīng)力線性化插件使用如下圖2所示的模型進(jìn)行說明。
