分層的案例
【技術】DTEmpower核心功能技術揭秘（1） - HierachicalStratify分層分類技術
圖2 DTEmpower的HierachicalStratify分層分類技術有效緩解工業設計段數據規模小、分布不一致等導致的模型精度差的問題
基于以上思考，天洑軟件通過自研的HierachicalStratify分層分類技術作為數據前處理功能，輔助用戶通過挖掘訓練集內部的多種混合模式，單一模式下的子數據集的分布一致性將得到較大提升，而后用戶即便使用常見的開源機器學習算法，也可以得到性能更好的模型。
通過這種分而治之的解構方式，HierachicalStratify分層分類技術可有效均衡“數據規模投入”和“訓練模型精度”之間的矛盾，為在實際工業應用中落地數據驅動技術掃清了障礙。該技術目前已集成于天洑DTEmpower軟件之中。
HierachicalStratify分層分類技術模塊解構
HierachicalStratify分層分類技術模塊采用無監督聚類算法、有監督分類算法和回歸算法作為組合解決方案，其中數據處理的順序如下：
第一步，采用無監督聚類算法用于前置分割用戶提供的數據集，根據用戶指定的參數配置，形成相應的數據子集分割方案；
第二步，采用有監督分類算法作為中段的分類器，用于判別新進數據樣本的子類歸屬，從而決定要激活的回歸模型；
最后，使用機器學習回歸算法，在用戶提供的數據集上驗證HierachicalStratify分層分類技術是否可以有效地提升當前建模效果。
展開 【ABAQUS建模】內聚力單元模擬復合材料分層（附cae文件）
在ABAQUS中建模復合材料的分層結構，您可以采用以下步驟：
創建幾何模型：首先，在ABAQUS中創建幾何模型，包括復合材料的幾何形狀和分層結構。您可以使用ABAQUS提供的幾何建模工具或導入外部CAD文件。
材料定義：根據您的復合材料組成，定義適當的材料模型。對于復合材料，您需要定義每個分層中使用的各向異性材料屬性，例如彈性模量、泊松比、層間剪切模量等。
創建分層網格：根據復合材料的分層結構，使用ABAQUS提供的網格劃分工具創建相應的分層網格。確保每個層級都被適當地劃分，并且層間接觸良好。
定義單元類型：根據復合材料的性質，選擇適當的單元類型。對于復合材料，常用的單元類型包括二維殼單元（例如S4R、S8R）和三維實體單元（例如C3D8）等。確保所選的單元類型適合您的分析目的和模型幾何。
定義內聚力模型：對于復合材料的分層界面，可使用ABAQUS中的內聚力模型來模擬分層的粘合特性。選擇適當的內聚力模型（例如表面內聚力模型或體積內聚力模型），并設置相關的參數，如強度、剛度和失效準則等。
施加邊界條件和加載：根據您的分析需求，在模型中定義適當的邊界條件和加載。這包括約束邊界條件、施加的載荷或位移等。確保邊界條件和加載方式與實際情況相符。
設置分析步驟和求解器選項：在ABAQUS中設置適當的分析步驟和求解器選項，以便執行所需的分析。這包括選擇合適的加載步驟、求解器類型和收斂準則等。
注意事項：
確保幾何模型的準確性，包括分層結構的幾何形狀和尺寸。
展開 基于LS-DYNA的復合材料分層損傷仿真
在外載荷或其它如沖擊、溫度等外部因素作用下，往往會由于層間剪應力或層間拉應力超過其強度而引起層間脫粘破壞，即分層。分層是制約這類復合材料進一步廣泛應用的主要因素，因此層合復合材料分層問題得到材料和力學界的重視。為探究ANSYS LS-DYNA在復合材料界面分層損傷方面的應用，本文利用LS-PrePost建立了雙懸臂梁（Double Cantilever Beam，DCB）模型，以cohesive單元模擬界面，進行了復合材料分層損傷的仿真分析。
2 有限元分析
幾何模型如下圖所示，通過在上、下兩個懸臂梁之間的中面層布置Cohesive內聚力單元，從而對分層擴展進行預測，本模型設置層間單元厚度為0.05；將層合板左端固支（固定全部自由度），在另一自由端施加兩個沿厚度方向且方向相反、大小相等的速度位移。為建立預制裂紋，創建有限元模型后將該處單元進行提前刪除。
a/mm
h/mm
b/mm
w/mm
v/(mm/ms)
200
10.05
50
15
1
為方便施加邊界條件，首先建立相關的節點集合，包括模型固支端的節點集合，自由端上下表面線段上的節點集合。根據不同模型的不同部位賦予單元不同的材料屬性。
展開 【CAE案例】空氣噴泉實驗中氣體分層破壞現象的數值研究
基于氫氣在安全殼內行為的研究，本研究旨在使用基于CFD通用仿真軟件研究在安全殼頂部存在垂直氣體噴泉時出現的氣體分層破裂現象。計算結果不僅分析了安全殼內氣體的流場和密度分布，而且還研究了CFD通用仿真軟件在計算多組分氣體流量中的準確性。
02 方法介紹
1. 實驗裝置
圖1實驗裝置
本實驗的裝置為高度為1.29m、底部為邊長為0.92m的正方形透明容器，如圖1所示。在底部的中心有一個直徑為0.02m的垂直進風口，在靠近盒子底部的壁面上有一個0.06m高的開口作為出口。
2. 幾何模型
幾何模型使用了實驗裝置的縮小尺寸以節省計算資源：邊長減半，面積1/4，體積1/8。在入口邊界上的單元設置源項，由于氦氣與氫氣密度基本相同且更安全，因此使用氦氣模擬氫氣。通過用戶自定義函數添加初始氦氣質量分數方程（總質量方程守恒）：
根據實驗結果，將不同空氣注入速度引起的分層破壞效應分為三個狀態。當速度較小時，氣體混合物中分子擴散占主導地位。隨著速度的增加，浮力在氣體混合中占主導地位，分層區向上推進（Fr<1）。如果速度持續增加，注入的空氣將到達頂部，并將直接打破分層帶（Fr=2）。在這種情況下，動量在氣體的混合物中占主導地位。模型計算選擇的Fr數最終為1.09，目的是為了驗證CFD通用仿真軟件模擬三種影響分層的主導因素（自由擴散、浮力和動量）下的能力。
03 案例分析
主要研究目的是氣體分層后空氣噴泉對分層破壞的影響，所以選擇氦氣停止注入的時刻（t=300s）作為模擬的起始時間點。
1. 分子擴散狀態：無空氣注入
在無空氣注入的情況下，容器內不同高度（z方向，單位m）的氣體密度（相對密度，無量綱化，縱坐標值越大說明氦氣含量越高）隨時間變化過程：
結果表明，接近頂部的三個位置的結果與實驗數據吻合較好。
展開 
分層填筑加筋土擋墻，Abaqus 巖土仿真
本文配套視頻，請點擊 https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13449
分層填筑加筋土擋墻，Abaqus 巖土仿真
前文回顧
在《有限元模擬加筋土擋墻，支擋結構仿真系列（二）》一文中（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/442137），使用 abaqus 有限元模擬了滿鋪包裹式加筋土擋墻的潛在破裂面、應力場和位移場。但算例中自重荷載是一次性施加的，并未考慮擋墻“分層填筑”的實際情況。
geogrid 前處理插件
本文借助 geogrid 加筋土擋墻前處理插件（https://www.yqgqt.org.cn/content/post/441859），輕易實現了10層填土的“分層填筑”前處理過程。
對于多層加筋土的分層填筑模擬是十分繁瑣的，比如：需要對建立多個“筋土界面”；使用生死單元時需要定義多個筋土集合；定義多個分析步并逐個進行“單元生死”的設置；為每層土定義自重荷載并設置生效時刻。大量的重復操作既容易出錯，又耗費時間。如果需要進行多次試算，效率極低！
以下是部分設置的截圖，可以直觀的感受到設置的繁瑣程度。但是在 geogrid 前處理插件中，只需要在命令欄輸入幾條命令就能完成所有的前處理工作，效率得到極大提高，而且避免了操作的失誤。
加筋體內塑性應變的發展過程（3層~10層）
以下是重力一次性施加的情況（墻面傾向左側）：
可見，分層填筑時，加筋土內的塑性應變發展得慢一些。
墻身位移云圖對比
分層填筑得到的墻身位移云圖如下，最大位移為 15.9mm。（擋墻底邊約束了x、y方向位移）
可見，分層填筑模擬得到的墻身變形更符合實際情況。
下面是自重荷載一次性施加的位移云圖，最大位移為 21.4 mm。
展開 NX復合材料 雙懸臂梁分層破壞
雙懸臂梁分層破壞
(Delamination Analysis of Double Cantilever Beam)
以一個雙臂梁為例，介紹了NX復合材料的分層破壞分析。
此教程較為詳細的介紹了分層破壞建模分析的具體步驟，最后得到相應三維顯示圖例及相關量曲線圖。
模型介紹：
雙懸臂梁分層破壞幾何模型：
粘結層長，初始裂紋長，整個雙懸臂梁高，寬。雙懸臂梁左側為固定端，雙懸臂梁右端上下邊在的時候預加點載荷（位移）。140mm10mm2.0322 4.064mm?? 25 .5mm1s 1mm
雙懸臂梁分層破壞模擬(分步教程).pdf
清晰操作視頻：百度網盤：
http://pan.baidu.com/s/1o8D6n1o
展開 【EDF開源CAE】使用TELEMAC-MASCARET研究德國蒙斯特洛科湖的熱分層現象
入水流速為1m3/s，2小時后水體混合情況
當表面的入水流量增大到100 m3/s后，某些區域的深層的水體被攪動，溫度分層也因為攪動而變得均勻。
入水流速為1m3/s，1.4小時后水體溫度分布情況
本案例使用TELEMAC-MASCARET中Telemac3D模塊，研究了湖泊的溫度垂直分層現象，并且模擬了外部弱流驅動下的流體混合過程。基于這個高靈敏的模型，可以進一步研究湖泊的各種理化過程，如水質情況。
研究結論
本案例是將環境仿真技術應用于湖泊熱分層現象的研究。模擬的結果證明了TELEMAC-MASCARET具備構建靈敏且穩定模型進而對湖泊水動力、熱分層和熱力循環現象進行模擬預測。區別于傳統的方法，環境仿真技術可以獲得更加全面的湖泊熱力學信息。
近期培訓通知
TELEMAC水動力專題培訓
培訓時間
2021年9月15日-18日
報名截止時間：2021年9月15日
本次培訓名額有限，報名從速。
展開 基坑分層開挖錨拉樁支護數值模擬 ￥59
基坑分層開挖錨拉樁支護數值模擬技術難點總結起來如下：
1、初始地應力平衡。不平衡的原因，往往是一開始就把錨桿嵌入地層了。
2、接觸設置。由于涉及到分層開挖，樁，預應力錨桿，所以要設置很多接觸，這些接觸包括：樁土永久性接觸，樁土暫時性接觸。在開挖過程中，部分接觸要失效。
3、生死單元功能。模擬分層開挖。
4、預應力錨桿嵌入土體。
5、錨桿與樁的連接。這里采用節點耦合方式處理。
6、錨桿預應力施加。設置熱膨脹系數，采用降溫法使錨桿產生預應力。
7、開挖與支護分析步設置。先開挖一層，設置一個分析步；然后立即對錨桿施加預應力支護，也設置一個分析步。
圖1 基坑分層開挖支護模型
圖2 地應力平衡時的位移
圖3 開挖第一層位移
圖4 開挖第二層位移
圖5 開挖第三層位移
圖6 開挖第四層位移
圖7 地應力平衡時等效塑性應變
圖8 開挖第一層等效塑性應變
圖9 開挖第二層等效塑性應變
圖10 開挖第三層等效塑性應變
圖11 開挖第四層等效塑性應變
展開 『分享』金屬板料分層漸進成形過程有限元模擬
金屬板料分層漸進成形過程有限元模擬
摘要：本文介紹了金屬板料分層漸進成形過程有限元模擬。在金屬板料漸進成形過程中，材料的彈塑性變形十分復雜，影響成形過程的因素很多，同時各個工藝參數對成形過程的影響又很難確定。為此根據金屬板料分層漸進成形為多工步成形的技術特點，建立一種有限元模擬方案，對板料漸進成形過程進行模擬分析。
金屬板料分層漸進成形過程有限元模擬.doc
分層介質組件.........
摘要
分層介質組件旨在對一系列平面圖層進行嚴格而快速的分析，其中每個平面圖層后面都是均質(各向同性或各向異性)介質。這種配置在例如涂層應用中特別令人感興趣。在這個用例中，我們展示了如何在VirtualLab Fusion中定義這樣的結構，并深入探討了它的特性。
在哪里可以找到組件？ 分層介質組件可以在Components > Single Surface & Coating下找到。
結構的配置
由涂層定義
涂層輸入
圖層序列的方向
中后圖層結構
圖層矩陣求解器
分層介質組件使用圖層矩陣電磁場解算器。該解算器在空間頻率域(k-domain)中工作。它包括1. 每個均勻圖層的本征模解算器和2. 匹配所有界面邊界條件的S-矩陣。本征模解算器計算各圖層中均勻介質在k域中的場解。S-矩陣算法通過遞歸方式匹配邊界條件來計算整個圖層系統的響應。這是一種眾所周知的無條件數值穩定性方法，因為與傳統的傳遞矩陣不同，它避免了計算步驟中的指數增長函數。
展開 ABAQUS隨機地層土層建模地質分層模型
在ABAQUS有限元軟件中構建地層地質分層幾何模型，對巖土工程分析具有重要研究價值。該模型能精確表征不同地質層的幾何形態、材料屬性及空間分布，為地下結構穩定性評估、地震動力響應模擬及地質災害預測提供可靠數值依據。通過高精度有限元分析，可顯著降低現場試驗成本，優化工程設計參數，提升施工安全性和經濟性。
本案例中的地質分層模型通過CAD隨機粗糙度表面插件參數化隨機生成，如有真實地層的勘測數據，也可通過CAD圖像轉地形插件進行真實地層的三維重建。
通過插件建立多個不同的地層模型后，在CAD內將地層設置到相應的標高，并通過差集等操作建立完整的地質分層模型。
在AutoCAD內將各個地層導出為iges格式文件后，分別以部件的形式導入到ABAQUS內。
進行各地質層材料屬性的設置并完成多個地層的裝配。
進行地質土層有限元模型網格的劃分，根據研究的需要完成后續的模擬。
展開 
芝麻醬流體力學——輕松解決油醬分層
家里芝麻醬總是分層，上面是漂浮的油，下面是硬邦邦的固體，讓人十分頭疼，攪拌到手抽筋兒也還是……
哼。想要解決它，先得了解它！那么這芝麻醬里到底是什么？查了一下，還真是……簡單，就是把芝麻直接打碎就是芝麻醬了，甚至任何輔料都可以不加。那么為什么打碎了就沉淀，同樣的成分在芝麻粒中就能穩定存在不沉淀呢？
沒查到哪位專家對此有深入研究，好在AI給了一個比較AI的解釋：在完整粒子結構中，不同成分可以相互支撐，但一旦攪碎破壞了粒子結構，不同成分便失去了相互作用，就會按密度分層。
比如蘋果橘子還有你可以穩定存在，但攪成汁沒多久就分層也是類似的現象。芝麻中主要成分是脂肪、蛋白質和糖類，攪碎成芝麻醬久置分層后，上面主要是密度較小的脂肪，下面主要是密度較大的蛋白質和糖類。
了解了芝麻醬的成分和分層原因，那么如何讓分離的物質再重新均勻混合呢？答案就是
攪拌！查了這么多，好家伙你告訴我結論又回到了原點！
好在，我找到了一個不用費那么大勁兒攪拌的方法。雖然下面主要是蛋白質和糖類，但也有少量脂肪，屬于流體范疇，粘性很大的液體，咱們之前講過流體的粘性是阻礙自身流動的性質，粘性越大，阻礙作用越強，你攪拌時就越費勁兒，反之粘性越小就越省勁兒。流體的粘性與溫度有直接關系，對于液體，溫度升高，分子間距離變大，分子引力減小，阻礙作用變小，粘性就降低。
說到這兒，你肯定就知道了吧，如何攪拌更省勁兒呢？對了！加熱！兩罐一模一樣的芝麻醬，一罐兒用60度水泡了5分鐘，一罐兒未加熱。
因為攪拌是否省力只有我能感覺到，你們看不到，所以我想了個顯現化的辦法，在里面放個物體，再用力拉出，拉力小的，說明粘性較小，攪拌就省勁兒。看結果，未加熱組，拉出物體需要1.3N的力，而加熱組，拉出物體只需要0.7牛的力。可以近似地認為能省一半兒的力。
展開 VirtualLab：分層介質組件
摘要
分層介質組件旨在對一系列平面圖層進行嚴格而快速的分析，其中每個平面圖層后面都是均質(各向同性或各向異性)介質。這種配置在例如涂層應用中特別令人感興趣。在這個用例中，我們展示了如何在VirtualLab Fusion中定義這樣的結構，并深入探討了它的特性。
在哪里可以找到組件？
分層介質組件可以在Components > Single Surface & Coating下找到。
結構的配置
由涂層定義
涂層輸入
圖層序列的方向
中后圖層結構
圖層矩陣求解器
分層介質組件使用圖層矩陣電磁場解算器。該解算器在空間頻率域(k-domain)中工作。它包括
1. 每個均勻圖層的本征模解算器和
2. 匹配所有界面邊界條件的S-矩陣。
本征模解算器計算各圖層中均勻介質在k域中的場解。S-矩陣算法通過遞歸方式匹配邊界條件來計算整個圖層系統的響應。這是一種眾所周知的無條件數值穩定性方法，因為與傳統的傳遞矩陣不同，它避免了計算步驟中的指數增長函數。
文件信息
進一步閱讀
- Effects of Mirror Coating on Pulse Characteristics
- Absorption in a CIGS Solar Cell
展開 VirtualLab Fusion應用：分層介質組件
摘要
分層介質組件旨在對一系列平面圖層進行嚴格而快速的分析，其中每個平面圖層后面都是均質(各向同性或各向異性)介質。這種配置在例如涂層應用中特別令人感興趣。在這個用例中，我們展示了如何在VirtualLab Fusion中定義這樣的結構，并深入探討了它的特性。
在哪里可以找到組件？
分層介質組件可以在Components > Single Surface & Coating下找到。
結構的配置
由涂層定義
涂層輸入
圖層序列的方向
中后圖層結構
圖層矩陣求解器
分層介質組件使用圖層矩陣電磁場解算器。該解算器在空間頻率域(k-domain)中工作。它包括
1. 每個均勻圖層的本征模解算器和
2. 匹配所有界面邊界條件的S-矩陣。
本征模解算器計算各圖層中均勻介質在k域中的場解。S-矩陣算法通過遞歸方式匹配邊界條件來計算整個圖層系統的響應。這是一種眾所周知的無條件數值穩定性方法，因為與傳統的傳遞矩陣不同，它避免了計算步驟中的指數增長函數。
文件信息
展開 VirtualLab Fusion：分層介質元件
摘要
分層介質組件用于對均質(各向同性或各向異性)介質的平面層序列進行嚴格而快速的分析。這種結構在涂層應用中特別有意義。在此用例中，我們將展示如何在VirtualLab Fusion中定義此類結構，并深入了解其功能。
在哪找到元件？
Stratified Media組件可在Components>Single Surface & Coating下找到。
結構的配置
VirtualLab Fusion中的層狀介質組件被定義為分隔兩個均勻各向同性介質的理想平面，在其上可以以涂層堆棧的形式應用x，y不變的層狀結構。
結構的配置
導入涂層
層序列的方向
層結構后側的介質
層矩陣求解器
分層介質組件使用層矩陣電磁場求解器。該解算器在空間頻域(k域)中工作。它由以下內容組成。
1.每一均質層的本征模求解器。
2. 在所有接口上邊界條件匹配的S矩陣。
本征模求解器在k域內計算各層均勻介質的場解。S矩陣算法通過遞歸匹配邊界條件來計算整個層系的響應。這是一種以無條件的數值穩定性著稱的方法，因為與傳統的傳遞矩陣不同，它避免了計算步驟中的指數增長函數。
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