懸臂的案例
Lsdyna中動力松弛-懸臂梁彎曲
1.問題描述
當一個懸臂梁在受到端部力的作用時候，懸臂梁彎曲，去除作用力之后，懸臂梁會自己產(chǎn)生上下的振動，如何描述這個現(xiàn)象，考慮短時間的振動效果
2.問題分析
首先單獨懸臂梁的分析通過隱式算法瞬態(tài)分析transient structural肯定可以分析得到準確的結(jié)果，本次主要考察模型如果存在復(fù)雜碰撞等情況，那么必須采用顯示算法lsdyna，這個軟件中中如何來計算初始變形。
由于lsdyna自身的原因，計算的步長受到材料密度、彈性模量、網(wǎng)格大小等因素影響，不可控制，只能計算很短時間內(nèi)的一個變形。如果延長時間則計算量過大，沒有意義了。
那么在常規(guī)方法在lsdyan中，只能在0.001s內(nèi)懸臂梁加載受力，懸臂梁在很短的時間內(nèi)彎曲，在0.001s撤銷受力之后，懸臂梁恢復(fù)原始形狀的同時并上下?lián)u擺振動。但是仿真中在加載初始力之后，懸臂梁會產(chǎn)生抖動，對于后續(xù)撤銷受力之后產(chǎn)生影響，那么如何消除這個現(xiàn)象？
3.動力松弛
在設(shè)置中可以添加dynamic relaxation，設(shè)置如下所示，其中
pseudo end time表示偽時間
在顯式動力學(xué)分析中，計算時間步長通常非常小（受材料波速和單元尺寸限制），導(dǎo)致模擬真實時間較長的過程需要極多的計算步數(shù)，效率低下。Pseudo End Time 通過以下方式優(yōu)化計算：
縮短實際計算時間：通過人為設(shè)定一個 “偽時間”，讓程序在該時間點提前終止計算，但仍保持物理過程的相似性。
加速準靜態(tài)過程：對于緩慢加載或變形過程（如金屬成型、結(jié)構(gòu)靜壓試驗），使用較大的偽時間可以在不影響結(jié)果精度的前提下顯著減少計算量。
展開 從一根懸臂梁說開去
梁根部的彎矩
因此，一根懸臂梁要想能成為可以承受荷載的構(gòu)件，需要能抗剪，而且是兩個方向；同時，需要能抗彎。
對于一根建筑中常用的實腹梁，梁縱剖面之間的抗剪承載力非常高，常常被我們忽視。但理論上，任何結(jié)構(gòu)都必須能夠抵抗以上三種破壞模式。
三、懸臂結(jié)構(gòu)
首先說明一點，如果將懸臂結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90度，那就可以看成高層建筑。懸臂結(jié)構(gòu)上的豎向荷載就是高層建筑的水平力；懸臂梁的橫向剪力就是層間剪力；懸臂梁根部的彎矩就是傾覆力矩。
將懸臂梁旋轉(zhuǎn)90度后的受力情況
圍繞著懸臂結(jié)構(gòu)如何抵抗剪力和彎矩，將結(jié)構(gòu)類型分為以下兩類：
1.剪力由構(gòu)件的抗彎能力抵抗
如下圖所示的一個懸臂結(jié)構(gòu)通常稱為空腹桁架。該懸臂結(jié)構(gòu)的橫向剪力由上下弦桿的抗彎能力抵抗，其縱向剪力由豎腹桿的抗彎能力抵抗。懸臂結(jié)構(gòu)根部彎矩由弦桿的彎矩和軸力承擔，若桿件的尺度都差不多，那么弦桿的軸力較小。將手機轉(zhuǎn)過90度，該懸臂結(jié)構(gòu)就是框架結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的剛度，取決于桿件和節(jié)點的抗彎剛度。
空腹桁架示意圖一
假設(shè)我們將豎腹桿的抗彎剛度設(shè)為無窮大，如下圖所示。增強豎腹桿的剛度，豎腹桿所承擔的剪力就會增大，上下弦桿承擔的軸力會因此而增大。弦桿的共同作用增強，該懸臂結(jié)構(gòu)根部的抗彎能力得到增強。
展開 利用Hypermesh和OptiStruct對懸臂梁進行直接法瞬態(tài)分析
本文所采用的懸臂梁模型示意圖如下：
懸臂梁尺寸為L=1m，W=0.1m，厚度D=0.01m。彈性模量E=210Gpa，泊松比μ=0.3，密度為7850kg/m3。懸臂梁端部豎直受力為10N。
本例所用的HyperWorks版本為2022，在某些界面上有所不同，但是基本上不影響分析設(shè)置。
在Optistruct中用直接法進行瞬態(tài)分析的步驟如下：
1. 創(chuàng)建網(wǎng)格模型，并賦予材料、屬性
2. 定義約束SPC load collector并施加約束
3. 定義外力DAREA或強制運動SPCD
4. 定義動態(tài)載荷表TABLED1
5. 定義求解過程使用的時間步序列TSTEP
6. 定義瞬態(tài)載荷TLOAD1
7. 定義結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)PARAM,G和PARAM,W3
8. 定義瞬態(tài)分析工況
9. 定義瞬態(tài)響應(yīng)分析的響應(yīng)輸出類型
首先打開Hypermesh，選擇Optistruct模塊，創(chuàng)建懸臂梁網(wǎng)格模型，并賦予對應(yīng)材料和屬性。
把屬性和材料賦予組件。然后創(chuàng)建SPC loadcollector，將懸臂梁左部節(jié)點全約束。
在懸臂梁右側(cè)自由端上方中點施加載荷幅值，約束3方向自由度，取值為-1。
定義載荷曲線TABLED1
定義分析時間序列TSTEP
定義瞬態(tài)載荷TLOAD1，選擇激勵為創(chuàng)建的載荷幅值DAREA，類型選擇LOAD，TID選擇創(chuàng)建的載荷曲線。
定義阻尼PARAM,G和PARAM,W3。這里的G為整體的結(jié)構(gòu)阻尼，取G=0.04。
展開 【JY】從一根懸臂梁說起
嘿朋友~來了順道關(guān)注唄～
前言
鋼筋混凝土懸臂梁是比較常見的一類構(gòu)件,可簡化為一端是固定支座，另一端為自由端的計算模型，由于懸臂梁屬于靜定結(jié)構(gòu)，因此體系的溫度變化、混凝土收縮徐變、支座移動等只會使懸臂梁出現(xiàn)變形，但是不會在懸臂梁中產(chǎn)生附加內(nèi)力，而懸臂梁的變形，主要由彎曲變形和剪切變形的組合為主。
NX復(fù)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(fù)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(yīng)三維顯示圖例及相關(guān)量曲線圖。
模型介紹：
雙懸臂梁分層破壞幾何模型：
粘結(jié)層長，初始裂紋長，整個雙懸臂梁高，寬。雙懸臂梁左側(cè)為固定端，雙懸臂梁右端上下邊在的時候預(yù)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(wǎng)盤：
http://pan.baidu.com/s/1o8D6n1o
展開 Inspire在懸臂架輕量化設(shè)計中的應(yīng)用
具體過程詳見附件：
Inspire在懸臂架輕量化設(shè)計中的應(yīng)用.doc
懸臂架是一種結(jié)構(gòu)簡單，作業(yè)高效的吊裝設(shè)備，在貨物裝卸中發(fā)揮著較大的作用。懸臂架的生產(chǎn)工藝簡單，又具有重量輕、工作靈活等特點，在一般的吊裝場所應(yīng)用廣泛。懸臂架的主體結(jié)構(gòu)采用鋼板焊接而成，一般結(jié)構(gòu)形式如圖一所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析可知，這類結(jié)構(gòu)在外力作用下高應(yīng)力區(qū)主要分布在結(jié)構(gòu)根部，在吊臂結(jié)構(gòu)其它區(qū)域應(yīng)力較小，這樣的應(yīng)力分布未能充分發(fā)揮所有材料的承載性能。如果對這類結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，使應(yīng)力分布趨于均勻化，便能充分發(fā)揮材料性能，節(jié)省成本。
本文利用簡單易用，功能強大的Inspire，采用分步漸進的優(yōu)化策略，先后利用拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化，對懸臂架進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。第一步拓撲優(yōu)化以剛度最大為優(yōu)化目標，第二步尺寸優(yōu)化，以性能為約束條件、質(zhì)量最輕為目標，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計，優(yōu)化方案減重23%。
懸臂架主體采用鋼板焊接成型，焊接方式為二氧化碳氣體保護焊。具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。主臂材質(zhì)為Q345，其余結(jié)構(gòu)材料為Q235。Inspire采用OptiStruct求解器，保證了求解效率和計算精度。
軟件提供了完整的優(yōu)化設(shè)計功能，利用該優(yōu)化技術(shù)，對懸臂架模型進行了拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化求解，最終解決了懸臂架輕量化設(shè)計的問題，并且效果顯著。
1、 懸臂架經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后，各項力學(xué)指標均滿足企業(yè)標準；
2、 懸臂架重量由73.5 Kg降到66 Kg，減重10%，實現(xiàn)了低成本地輕量化設(shè)計；
3、 該方法對其它類似結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計具有實際的參考價值。
展開 FLUENT動網(wǎng)格案例之十六：基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動的雙向流固耦合仿真分析 ￥499
基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動的雙向流固耦合仿真分析
流體介質(zhì)中懸臂梁的振動是很多流固耦合問題的抽象模型，類似于ANSYS流固耦合驗證算例，F(xiàn)LUENT動網(wǎng)格案例之十五：基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真，本算例將懸臂梁振動方向垂直于流體流動方向，不同于前面算例，流動方向平行于振動方向。更特殊的是，本算例中懸臂梁的振動是由流體力驅(qū)動的，也就是所謂的雙向流固耦合分析。流體力驅(qū)動懸臂梁運動，而懸臂梁的振動又反過來影響流場參數(shù)導(dǎo)致流體力周期變化。
網(wǎng)格模型如圖所示
速度入口邊界條件為profile定義
仿真計算結(jié)果如下圖所示
UDF片段
動網(wǎng)格運動文件列表
展開 MIDASCivil應(yīng)用例題的跟隨操作----用建模助手作懸臂施工FCM施工階段分析
MIDASCivil應(yīng)用例題的跟隨操作----用建模助手作懸臂施工FCM施工階段分析
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基于HyperWorks的一種懸臂類鋁型材的有限元模擬研究1
摘 要：通過對懸臂類鋁型材的有限元模擬，研究懸臂類鋁型材擠壓模具的總體高度、鋁型材的厚度和鋁型材的寬度對模具強度的影響。通過正交試驗方法研究這三種影響因素對懸臂類鋁型材擠壓模具強度影響的主次性并尋找最優(yōu)組合的懸臂類鋁型材擠壓模具。結(jié)果表明，鋁型材擠壓模具的高度對下模具最大應(yīng)變值影響顯著，影響主次順序為鋁型材擠壓模具的高度、擠壓型材的厚度、鋁型材的寬度。
關(guān)鍵詞：懸臂;擠壓模;有限元;HyperWorks;
0 引 言
鋁型材擠壓生產(chǎn)是在高溫、高壓的環(huán)境中進行，因而很難預(yù)測其生產(chǎn)過程中存在的不足，繼而很難對后面的設(shè)計進行優(yōu)化。在鋁型材擠壓生產(chǎn)過程中，有一個非常復(fù)雜的變形過程，包含有彈塑性、剛塑性、黏塑性等綜合復(fù)雜變形過程；鋁型材擠壓模具是既具有強度模具的特性又具有穩(wěn)定流速場模具要求的雙重身份的統(tǒng)一體。由以上特征，人們對鋁型材的變形過程的感性認識成分要多于理性認識成分，即在設(shè)計過程中理論指導(dǎo)相對較少。目前，國內(nèi)行業(yè)的普遍現(xiàn)狀仍是通過經(jīng)驗類比的方法設(shè)計模具，模具一次試模的成功率不高，大概只有50%～60%。隨著計算機技術(shù)和有限元分析軟件的發(fā)展，數(shù)值模擬方法在擠壓模具設(shè)計應(yīng)用中有一定的成熟度和實用性，這在模具修正設(shè)計中起著重要的作用。通過有限元軟件的求解分析，可以準確地預(yù)測擠壓生產(chǎn)過程中的情況。通過這樣的數(shù)值模擬手段對設(shè)計進行驗證和反饋，在模具設(shè)計中大大提高模具壽命和減少模具出廠的試模和修模次數(shù)，對提高設(shè)計的成功率、降低生產(chǎn)成本和能耗具有重要意義。
鋁合金型材生產(chǎn)中的核心問題是型材模具的設(shè)計制造和使用的問題，一個鋁合金型材產(chǎn)品的成形與模具的結(jié)構(gòu)是否合理、各種尺寸因素是否恰當有著直接的關(guān)系。擠壓模具強度是影響鋁型材成型的關(guān)鍵，而影響模具強度的因素有很多，工程設(shè)計者一般都是從影響因素中分析，通過平衡各作用使模具的強度達到最佳狀況。
展開 MIDASCivil應(yīng)用例題的跟隨操作----用一般方法作懸臂法橋梁施工階段分析
MIDASCivil應(yīng)用例題的跟隨操作----用一般方法作懸臂法橋梁施工階段分析
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銀河系的懸臂上出現(xiàn)了一個“斷裂”
我們知道它是一個螺旋星系，并且擁有兩個主要懸臂。
而一項最新的研究表明，銀河系的一個懸臂上有一個“斷裂”，即一組伸出的恒星和氣體云，NASA將其描述為“就像從一塊木板上伸出來的碎片”，該“斷裂”延伸約 3,000光年，這是第一次在銀河系上發(fā)現(xiàn)與手臂方向截然相反的主要結(jié)構(gòu)。
恒星和氣體云構(gòu)成了從銀河系人馬座懸臂伸出的“斷裂”，星形區(qū)域代表恒星形成區(qū)
研究團隊使用來自NASA斯皮策太空望遠鏡和歐洲航天局蓋亞太空天文臺的數(shù)據(jù)來定位新生恒星并測量與它們的距離，以創(chuàng)建懸臂部分的3D外觀，當科學(xué)家們最終看到這張詳細的3D地圖時，意外發(fā)現(xiàn)了“斷裂”結(jié)構(gòu)。
銀河系是我們的家（地球位于獵戶座懸臂上），確定其詳細結(jié)構(gòu)將是一個持續(xù)的挑戰(zhàn)，這就像站在時代廣場的中央，試圖繪制一張曼哈頓全島地圖。 “斷裂”的發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家們對銀河系有了全新的認識，它可能是一個獨特的旋臂，目前該結(jié)構(gòu)是如何形成的我們尚不得知，希望通過進一步的研究以解決該難題。
展開 
懸臂梁—有限元ABAQUS線性靜力學(xué)分析
圖1-13 Create Load對話框
此時窗口底部的提示區(qū)信息變?yōu)镾elect surfaces for the load，單擊懸臂梁的上表面，ABAQUS/CAE以紅色高亮顯示所選中的表面，在視圖區(qū)中單擊鼠標中鍵。在彈出的Edit Load對話框（見圖1-14），在Magnitude后面輸入壓力103，然后單擊OK按鈕。施加載荷后的懸臂梁模型如圖1-15所示。
圖1-14 Edit Load對話框
圖1-15 施加載荷后的模型
說明：載荷類型Pressure的含義是單位面積上的力，正值表示壓力，負值表示拉力。
2 定義懸臂梁左側(cè)的固支約束
單擊工具區(qū)左側(cè)的（Create Boundary Condition）按鈕，或者在主菜單中選擇BC--Create（也可以直接單擊左側(cè)模型樹中的BCs來完成此操作）。在彈出的Create Boundary Condition對話框中（見圖1-16），在Name后面輸入BC-2，其余參數(shù)都保持默認值，單擊Continue...按鈕。
圖1-16 Create Boundary Condition對話框
此時窗口底部的提示區(qū)信息變?yōu)镾elect regions for the boundary condition，選擇懸臂梁左側(cè)的面，ABAQUS/CAE以紅色高亮度的顯示選中的平面，如圖1-17
所示，在視圖區(qū)中單擊鼠標中鍵。
圖1-17 選擇施加邊界條件的懸臂梁模型
圖1-18 Edit Boundary Condition對話框
說明：施加邊界條件時，要準確地選中要選擇的邊界面。如果發(fā)現(xiàn)單擊后懸臂梁其他部分的面被ABAQUS/CAE紅色高亮度顯示，說明剛才選中了顯示的位置。
展開 基于動力學(xué)響應(yīng)失效模式的懸臂轉(zhuǎn)子可靠性分析
基于懸臂轉(zhuǎn)子的動力學(xué)響應(yīng)失效模式,通過對影響懸臂轉(zhuǎn)子安全性的外載荷、幾何特征、材料特性等敏感參數(shù)的分析,分別建立了懸臂轉(zhuǎn)子靜態(tài)響應(yīng)和動態(tài)響應(yīng)的極限狀態(tài)方程。對每個極限狀態(tài)方程,使用泰勒級數(shù)對非線性極限狀態(tài)方程在設(shè)計點處進行線性化,運用一次二階矩理論,得到相應(yīng)的可靠度指標。對比考慮和忽略慣性力影響下的可靠度指標和可靠度結(jié)果,分析慣性力對可靠性分析結(jié)果的影響,建立針對該類懸臂轉(zhuǎn)子的有效的可靠性分析方法
基于動力學(xué)響應(yīng)失效模式的懸臂轉(zhuǎn)子可靠性分析.pdf
基于HyperWorks的一種懸臂類鋁型材的有限元模擬研究2
由于結(jié)構(gòu)是對稱的，為降低數(shù)據(jù)處理量且不影響其分析結(jié)果將分析模型分割成二分之一，單元數(shù)控制在60萬以內(nèi)，圖4為本研究的懸臂類鋁型材擠壓有限元仿真模型。
圖4 懸臂類鋁型材擠壓有限元仿真模型
3.2.3 定義邊界條件
進入擠壓向?qū)yperXtrude進行邊界條件的定義。當軟件自動生成邊界條件后，缺少了對稱的邊界條件，這需要創(chuàng)建新的邊界條件，把對應(yīng)的網(wǎng)格分到相應(yīng)的分組；在編輯Bearing-Die1等邊界條件時，要注意其網(wǎng)格的接觸類型及熱傳導(dǎo)系數(shù)，即是圖5中Contact type和Heat transfer coeff這兩個選項，這個邊界條件的網(wǎng)格接觸類型應(yīng)為Mismatched，熱傳導(dǎo)系數(shù)為3 000 W/m2·℃。
3.2.4 HyperXtude求解
HyperXtrude軟件在鋁型材擠壓設(shè)計生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，它能夠模擬鋁合金在擠壓過程中的復(fù)雜過程，通過HyperXtrude內(nèi)求解器的強大求解計算，分析鋁型材在擠壓過程中的變形情況。完成邊界條件的定義，將軟件自動生成的grf格式文件和tcl格式文件放進求解器進行求解運算。一般地，進入HyperXtude軟件中的擠壓向?qū)aunch Slover，它會自動提取之前保存grf和tcl格式文件進行計算。計算求解的速度要根據(jù)計算機的中央處理器處理速度而定的。
后處理是不僅有對結(jié)果的分析，還有結(jié)果分析后對設(shè)計進行優(yōu)化。本次后處理主要是對研究對象的模擬分析結(jié)果進行觀察和處理。
3.3 結(jié)果分析
在HyperView軟件能直觀觀察分析結(jié)果，如圖6和圖7所示。表4所示的數(shù)據(jù)為組合型懸臂類鋁型材擠壓模具的下模具最大應(yīng)變數(shù)值。
通過觀察下模的應(yīng)力分布情況，可以預(yù)測模具結(jié)構(gòu)哪個部位最容易受到破壞，接著對相應(yīng)的部位采取相應(yīng)的措施。
展開 雙懸臂梁層間損傷分析(DCB)
原始文件：無
分析類型：非線性靜力學(xué)（層間裂紋擴展）
3D模型：粘結(jié)層長140mm，初始裂紋長10mm，整個雙懸臂梁高2.032X2=4.064mm，寬25.5 mm。
雙懸臂梁左側(cè)為固定端，雙懸臂梁右端上下邊在1s 的時候預(yù)加點載荷（位移）1mm
算例概述：
本算例為一個完整的層間損傷仿真算例：首先利用NX建立3D實體結(jié)構(gòu)(兩個相鄰實體)，在FEM里面首先連接兩個方塊，之后劃分網(wǎng)格利用基于鋪層的方法建模并拉伸成3D實體，刪除粘接層以定義初始裂紋，創(chuàng)建節(jié)點及1D剛性連接以方便加載集中力，求解輸出集中反力。
步驟：
1、CAD模型 (Modeling)：
2. 創(chuàng)建FEM & SIM 文件 (Advanced Simulation):
3. 網(wǎng)格劃分 (Meshing)：
4. 復(fù)合材料性質(zhì)定義(Define laminate property with Ply based method)
5. 創(chuàng)建1D連接以方便后續(xù)定義集中力
6. 邊界條件(Boundary Condition)：
7. 載荷(Loading)：
8. 求解設(shè)置：
9. 后處理
模擬結(jié)構(gòu)形變過程(Animate Displacement-Nodal)
利用Post processing下面的Create Graph創(chuàng)建力位移曲線
百度網(wǎng)盤：http://pan.baidu.com/s/1nvhE7UT
優(yōu)酷：http://v.youku.com/v_show/id_XMTU2NjU0MTgxNg==.html
附件包含了詳細教程及所需要的幾何零件
雙懸臂梁分層破壞模擬(分步教程).pdf
詳細教程.zip
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