局部變形
關(guān)注創(chuàng)建者：scorpio118 創(chuàng)建時間：2020-08-21
局部變形的視頻教程
銑削變形仿真-局部-ABAQUS切削仿真
本系列切削仿真視頻以軍工和刀具企業(yè)的應用場景為切入點，包括了常見的車削、銑削和鉆削等工藝方式，同時凝聚了切削仿真中的失效、接觸以及網(wǎng)格等關(guān)鍵核心技術(shù)，在此基礎上又對顆粒復材以及薄壁件的切削仿真過程進行了整體和局部的充分展示，相信能對高校和企業(yè)的切削工藝研發(fā)課題起到一定的促進作用。
免費 40秒 144播放
查看
HyperView+HyperGraph 2D_輸出局部坐標系下的變形數(shù)據(jù)
本期利用HyperView和HyperGraph2D軟件，講解如何輸出局部坐標系下的變形數(shù)據(jù)。
￥49.99 6分鐘 7播放
查看
應變測量基礎——小應變大學問
應變測量結(jié)果反映材料局部相對變形，是評估結(jié)構(gòu)安全性與材料性能的核心指標。 應變測量的意義與價值： 安全性驗證：防止結(jié)構(gòu)失效或災難性事故。 產(chǎn)品優(yōu)化：識別應力集中區(qū)域，指導結(jié)構(gòu)輕量化與改進設計。 實驗數(shù)據(jù)支撐：為仿真建模提供真實邊界條件與驗證數(shù)據(jù)。 質(zhì)量與可靠性保證：用于產(chǎn)品驗證測試（DV/PV）、型式認證。 研發(fā)創(chuàng)新基礎：新材料、新工藝或新結(jié)構(gòu)的性能評估。
免費 58分鐘 98播放
查看
局部變形的實例教程
圖1 英國氣冷反應堆（APR）分布示意圖
石墨作為一種脆性材料在反應堆運營過程中易由變形產(chǎn)生裂紋，且由于石墨磚構(gòu)成了使燃料降溫和允許控制桿運動的通道，分析石墨磚中裂紋對堆芯的影響是必要的。因此，法國電力集團英國研發(fā)中心模擬了石墨磚中裂紋的傳播路徑以及這些裂紋對堆芯局部和整體變形的影響。
利用Salome_Meca平臺，我們建立了三種不同的模型（圖2）。整合code_aster以及由格拉斯哥大學（University of Glasgow）開發(fā)的裂紋分析工具MoFEM的石墨磚裂紋發(fā)展分析模型，其中
【模型1】一個石墨磚單元；
【模型2】用于研究老化堆芯中的局部變形對相鄰組件影響的模型，其中包含中心產(chǎn)生裂紋的石墨磚單元及其相鄰單元;
【模型3】可用于分析反應堆在地震荷載下響應的完整反應堆模型。這些模型旨在與其他模型對比，提供可能的附加功能并提升準確度和使用性能。本期我們主要關(guān)注第二種模型。
圖2 AGR反應堆堆芯中的石墨磚及其模型
（從左到右：使用MoFEM的裂紋發(fā)展模型；開裂石墨磚對相鄰組件的影響；地震荷載下反應堆的響應）
02 輻射作用下石墨磚的材料行為
石墨磚在APR反應堆常年運行過程中經(jīng)快速中子輻照會導致其尺寸的變化（圖3），并與輻射氧化作用一起共同改變材料的微結(jié)構(gòu)與內(nèi)部應力。隨著時間流逝，石墨磚內(nèi)部應力不斷增大，強度不斷降低，正是這種現(xiàn)象導致石墨磚中裂紋的產(chǎn)生。EDF的合作伙伴開發(fā)了一種特殊的材料行為法則，即最初用于ABAQUS模型的一種用戶自定義材料（UMAT），而得益于code_aster與UMAT的接口，這一材料法則現(xiàn)可直接用于code_aster模型。
釋放內(nèi)部應力并出現(xiàn)裂紋的石墨磚在輻射作用下發(fā)生的持續(xù)變形會使相鄰組件產(chǎn)生位移。針對這種現(xiàn)象，將利用下文提到的CBNA模型進行分析。
展開 圖1 英國氣冷反應堆（APR）分布示意圖
石墨作為一種脆性材料在反應堆運營過程中易由變形產(chǎn)生裂紋，且由于石墨磚構(gòu)成了使燃料降溫和允許控制桿運動的通道，分析石墨磚中裂紋對堆芯的影響是必要的。因此，法國電力集團英國研發(fā)中心模擬了石墨磚中裂紋的傳播路徑以及這些裂紋對堆芯局部和整體變形的影響。
利用Salome_Meca平臺，我們建立了三種不同的模型（圖2）。整合code_aster以及由格拉斯哥大學（University of Glasgow）開發(fā)的裂紋分析工具MoFEM的石墨磚裂紋發(fā)展分析模型，其中
【模型1】一個石墨磚單元；
【模型2】用于研究老化堆芯中的局部變形對相鄰組件影響的模型，其中包含中心產(chǎn)生裂紋的石墨磚單元及其相鄰單元;
【模型3】可用于分析反應堆在地震荷載下響應的完整反應堆模型。這些模型旨在與其他模型對比，提供可能的附加功能并提升準確度和使用性能。本期我們主要關(guān)注第二種模型。
展開 并就板材
在方盒型沖頭作用下的沖壓脹形過程，引入幾種現(xiàn)代非經(jīng)典塑性本構(gòu)理論以及
空單元技術(shù)，研究了成形過程中的變形局部化與斷裂問題。
板材沖壓成形變形局部化與動邊界摩擦約束.pdf
連接關(guān)系處理
參考模型
為了得到更加有價值的對比結(jié)果，我們構(gòu)造如下參考模型：
由于是對比螺栓與被連接件之間的接觸行為，因此挑選螺栓頭部與被連接件上表面作為典型接觸行為進行探討，同時為了更好捕捉到接觸區(qū)域變形，該部分至少使用10層網(wǎng)格進行離散
考慮到螺栓桿剛度對螺栓頭部變形有一定貢獻從而會影響接觸面行為，因此并未直接將載荷施加到螺栓頭部，而是使用更加真實的施加在螺栓桿中部
為了防止連接體系滑移，除了約束被連接件底面整體的軸向變形外，再加上螺栓桿中部的側(cè)向變形約束，并考慮一定程度摩擦力
螺栓桿直徑10mm，被連接件孔直徑直徑11mm，厚度20mm，寬度50mm，材料均為普通鋼材，螺栓桿與被連接件表面常規(guī)接觸（摩擦系數(shù)0.2），施加100MPa軸向拉應力
按照上述要求得到對應有限元模型如下（1/2模型）：
首先觀察指定拉力載荷下整體結(jié)構(gòu)變形云圖及應力云圖：
可以觀察到：
①整體變形主要為螺栓處，被連接件表面變形相對較小
②整體應力除螺栓上外，被連接件接觸表面應力水平也較高
因此從整體剛度重要性把控來看：螺栓體系剛度＞局部連接剛度，但需要注意的是，由于參考模型中被連接件較厚并且都為鋼材，如果遇到被連接件為鋁材或者較薄情況，局部連接剛度的重要性會上升
下面詳細查看局部接觸部位的變形：
可以觀察到在較大軸向拉力作用下實際被連接表面的側(cè)向滑移量較小
詳細提取接觸表面的變形情況：
根據(jù)曲線可以看出，在靠近接觸面部位變形最為明顯，遠離接觸面部位變形影響逐漸減小，到端部基本沒有影響
接下來查看接觸區(qū)域的壓力分布：
展開 2，孔口部位變形較大，用于輕金屬時更加明顯（輕金屬彈性模量和屈服強度普遍偏低）。
與通孔螺栓連接不同，螺紋孔螺栓連接的“變形體”體積較小，帶來的影響就是螺紋孔孔口的變形、應力都比較高，而且這部分材料承受了拉伸力，造成局部材料變形。
當螺紋孔螺栓連接用于密封應用時，被連接件之間通常存在密封墊，密封墊剛度低，孔口局部變形更加明顯。這也造成密封墊的面壓分布不均，嚴重時引起泄漏。
3. 改善方法
可以通過在螺紋孔處設計沉孔來改善這些問題，這種方法成本極低且占用空間較少。
在《內(nèi)燃機設計》（楊連生）中是這樣表述的：
機體上氣缸蓋螺栓孔的上端應有深度約為0.3d1的沉孔（d1為螺紋外徑），以避免氣缸體頂面的局部變形。
可見，在螺紋孔處設計沉孔是作者強烈推薦的設計方案。
使用CAE來分析沉孔的效果。
案例描述：
部件材料：鋼
螺栓規(guī)格：M14
螺栓軸向預緊力：60000N
摩擦系數(shù)：全部按0.15
螺紋部位采用：螺紋接觸幾何修正
模型：線性，未考慮材料屈服。
螺栓預緊力加載后可以觀察到，螺紋孔周圍的面壓高于遠離螺紋孔的部位。在沒有設計沉孔的部件上，孔口周圍面壓集中度很高，而在具有沉孔設計的部件上，孔口周圍的面壓分布均勻性有很大改善。
無沉孔的部件最大面壓達到239.33MPa，有沉孔的部件最大面壓僅68.11MPa。
從上至下設置一個路徑，沿路徑輸出部件上的等效應力值。
將無沉孔和有沉孔的等效應力值繪制于同一個圖表中。可見，無沉孔的部件孔口應力梯度很高，應力集中效應顯著，有沉孔設計的部件上應力集中問題得到了明顯改善。
展開 
局部變形的相關(guān)專題、標簽、搜索
局部變形的最新內(nèi)容
禁止行為：
嚴禁在平臺上進行火焰切割或電弧氣刨，高溫會導致局部淬火變形甚至開裂。
嚴禁將平臺用作鐵砧，直接錘擊重物。
嚴禁長期堆放相當不均勻的重物，會導致平臺產(chǎn)生永和久性疲勞變形。
但實際金屬材料并不是“均勻黑箱”：晶粒取向、滑移系激活、織構(gòu)演化都會影響局部塑性變形，尤其在薄壁管壓潰這類大變形、強局部化問題中，微觀結(jié)構(gòu)可能對吸能行為產(chǎn)生重要影響。
也就是說，尺寸效應并不只是讓材料“更強”，而是會改變局部變形與失效方式，使超薄板更容易在狹窄剪切帶內(nèi)發(fā)生撕裂。這一點非常關(guān)鍵，因為它說明：超薄板沖裁中的斷裂機理，并不是傳統(tǒng)厚板沖裁機理的簡單縮小版，而是一種隨著尺度下降而發(fā)生機制轉(zhuǎn)變的新問題。
推薦這個文章主要有三點原因：第一，在研究超薄板、微成形和微沖裁問題時，不能再機械套用傳統(tǒng)GTN模型，必須重視剪切主導損傷機制。
此外，必須通過外推確保表格覆蓋到極高應變率（如10000 /s），以防求解器在局部高變形區(qū)發(fā)生錯誤的常數(shù)外推。
*MAT_081 (MAT_PLASTICITY_WITH_DAMAGE) 與 MAT_SAMP-1 (MAT_187)： 在涉及破壞仿真的塑料件（如保險杠、手機外殼）中，MAT_187是業(yè)界公認的最佳實踐。
結(jié)果顯示，型腔局部最大變形約為 0.22 mm，實際整體變形可控制在 0.3 mm 以內(nèi)；<u>頂出力模擬結(jié)果約為 521 kN，低于2000T設備 650 kN 的頂出能力，說明模具與設備匹配是合理的。
對應的T型槽鑄鐵平臺，臺面厚度建議選用120mm-180mm，搭配加密十字交叉筋板結(jié)構(gòu)，筋板厚度≥20mm，在T型槽下方增設縱向加強筋，與槽體垂直對齊，分散臺面壓力，避免局部受力變形。
材質(zhì)優(yōu)先選用HT300高強度灰鑄鐵，經(jīng)“高溫時效+振動時效”雙重處理，殘余應力去除率≥98%，確保長期承載無形變。
為解決該產(chǎn)品在量產(chǎn)中出現(xiàn)的硬度離散、局部組織異常和變形偏大等問題，項目團隊引入模鍛+熱處理鏈式仿真分析方法，將鍛造階段的溫度場、應變分布、流線狀態(tài)與熱處理階段的相變、應力、變形進行一體化關(guān)聯(lián)分析，最終建立了更穩(wěn)定的工藝方案。
第四步：緊固與二次灌漿
精調(diào)完成后，按對角均勻順序分2-3次用扭矩扳手擰緊地腳螺栓，確保每個螺栓受力一致，防止平臺因局部過緊而變形。對于有地腳螺栓預留孔的情況，需進行無收縮二次灌漿，灌漿料養(yǎng)護期間禁止碰撞移動平臺，養(yǎng)護至少7天。
第五步：時效穩(wěn)定
校準與緊固完成后，靜置24小時，再次復核水平度和平整度，確認無偏移后方可鎖定全部螺栓。
三、調(diào)試與驗收
1.
控制棒屬于典型的柔性細長結(jié)構(gòu)，導向管也可能發(fā)生局部變形，而結(jié)構(gòu)變形會反過來影響接觸狀態(tài)，這就是剛?cè)狁詈闲?3. 流體問題：位置相關(guān)的動態(tài)阻力。 控制棒在水中下落時，阻力隨速度非線性變化，更重要的是導向管截面變化會引起阻力突變，導致控制棒在某些位置明顯減速甚至突然變慢。這正是傳統(tǒng)經(jīng)驗公式難以準確描述的根本原因。
二、如何用RecurDyn建立落棒仿真模型？
這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，核心是底座所受的縱向力、扭矩力與自身約束力、支撐力形成失衡，打破了底座的受力平衡狀態(tài)，進而引發(fā)局部翹曲變形。
電機測試過程中，底座主要承受電機自身重量、測試加載時的扭矩力、電機運行產(chǎn)生的振動沖擊力，這些力均需通過底座框架傳遞至地面，形成穩(wěn)定的受力循環(huán)。
