開(kāi)孔
關(guān)注創(chuàng)建者：黑黑小四 創(chuàng)建時(shí)間：2020-08-26
開(kāi)孔的視頻教程
Abaqus從入門(mén)到精通-大型有限元程序的理論與工程實(shí)例應(yīng)用（64學(xué)時(shí)）
大型支架結(jié)構(gòu)開(kāi)孔應(yīng)力集中分析 進(jìn)行大型支架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中分析，研究開(kāi)孔對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。 平板模型受迫振動(dòng)分析第一講 對(duì)平板模型進(jìn)行受迫振動(dòng)分析，研究外部激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)。 平板模型受迫振動(dòng)分析第二講 繼續(xù)進(jìn)行平板模型的受迫振動(dòng)分析，探討不同邊界條件下的振動(dòng)特性。 Abaqus模擬汽車(chē)輪轂?zāi)B(tài)分析 使用ABAQUS進(jìn)行汽車(chē)輪轂的模態(tài)分析，求解其自然頻率和振型。
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基于iSIGHT+Workbench的開(kāi)孔平板性能優(yōu)化
借助iSIGHT與Workbench對(duì)開(kāi)孔平板進(jìn)行聯(lián)合仿真優(yōu)化，并使用iSIGHT中的響應(yīng)面模型進(jìn)行優(yōu)化加速。 視頻主要包含以下內(nèi)容： Solidworks的參數(shù)化建模及參數(shù)命名規(guī)則； Workbench分析步驟設(shè)； iSIGHT與Workbench的參數(shù)關(guān)聯(lián)； iSIGHT的條件判斷功能應(yīng)用； iSIGHT的響應(yīng)面模型應(yīng)用。
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ANSYS workbench復(fù)現(xiàn)開(kāi)孔平板應(yīng)力集中現(xiàn)象并進(jìn)行尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)
本課程主要包括以下方面： 01 背景介紹 02 相關(guān)資料介紹 03 ABAQUS 有限元方法復(fù)現(xiàn) 04 有限元方法優(yōu)化設(shè)計(jì)Workbench 參數(shù)優(yōu)化 05 總結(jié) 購(gòu)買(mǎi)課程后可下載課件。
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開(kāi)孔的實(shí)例教程
由圖可見(jiàn)，在同一風(fēng)向角下，開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的平均內(nèi)壓系數(shù)隨開(kāi)孔面積的增大而增大，這是因?yàn)檩^大的開(kāi)孔面積增大了外部風(fēng)壓對(duì)內(nèi)部風(fēng)壓的影響，同時(shí)還減小了內(nèi)壓體系的阻尼比，導(dǎo)致開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)壓響應(yīng)更加強(qiáng)烈。此外，隨著開(kāi)孔面積的增大，內(nèi)壓均值響應(yīng)的增大幅度卻逐漸減小，當(dāng)開(kāi)孔面積為68 mm×68 mm（開(kāi)孔率0. 079）和81 mm×81 mm（開(kāi)孔率0. 112）時(shí)，它們的平均內(nèi)壓系數(shù)在各風(fēng)向角下幾乎都相等。因此，當(dāng)開(kāi)孔率達(dá)到0. 1 左右后，開(kāi)孔建筑的平均內(nèi)壓系數(shù)隨開(kāi)孔面積的進(jìn)一步增大變化很小。
圖10 不同開(kāi)孔面積的平均內(nèi)壓系數(shù)隨風(fēng)向角變化
4 結(jié)論
本文設(shè)計(jì)了3 種均勻湍流風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)孔低矮建筑的內(nèi)壓風(fēng)洞試驗(yàn)，討論了孔口周邊外部風(fēng)壓、風(fēng)向角、風(fēng)場(chǎng)湍流強(qiáng)度和開(kāi)孔面積（開(kāi)孔率）對(duì)開(kāi)孔建筑平均內(nèi)壓系數(shù)的影響，同時(shí)將風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行風(fēng)荷載規(guī)范進(jìn)行了對(duì)比，分析了當(dāng)前各國(guó)風(fēng)荷載規(guī)范中對(duì)開(kāi)孔建筑內(nèi)壓系數(shù)取值的準(zhǔn)確性以及各自的優(yōu)勢(shì)和不足，得到了一些適用于當(dāng)建筑的門(mén)窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)在風(fēng)災(zāi)中遭受破壞從而產(chǎn)生主開(kāi)孔時(shí)，其內(nèi)部平均風(fēng)壓系數(shù)大小變化情況的結(jié)論。主要研究結(jié)論如下：
（1）開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)壓大小與開(kāi)孔孔口周邊的外壓大小密切相關(guān)。在正風(fēng)向角和斜風(fēng)向角下，開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)壓響應(yīng)與孔口周邊外壓在時(shí)程上均具有高度的同步性，但是斜風(fēng)向角時(shí)的內(nèi)壓響應(yīng)與孔口周邊外壓在功率譜上存在很大的差異。由于內(nèi)壓共振響應(yīng)的存在，斜風(fēng)向角時(shí)內(nèi)壓系數(shù)功率譜在共振頻率附近明顯大于外壓系數(shù)功率譜，且相差可能高達(dá)10倍以上。
（2）當(dāng)孔口位于迎風(fēng)墻面正中心，且來(lái)流方向垂直于開(kāi)孔墻面時(shí)（0°風(fēng)向角），開(kāi)孔建筑的平均內(nèi)壓系數(shù)最大，但是當(dāng)來(lái)流方向平行于開(kāi)孔墻面時(shí)（90°風(fēng)向角）平均內(nèi)壓系數(shù)負(fù)值最大。對(duì)于湍流度的影響，在同一風(fēng)向角下，來(lái)流湍流度越大，開(kāi)孔建筑的平均內(nèi)壓系數(shù)也越大。
展開(kāi) 在各行業(yè)的壓力容器中，由于各種不同的生產(chǎn)需求，壓力容器必須安裝接管，從而需在容器上開(kāi)孔。開(kāi)孔后，除容器殼體的強(qiáng)度被消弱外，并且由于容器的連續(xù)性結(jié)構(gòu)被破壞，在管殼連接處的附近(開(kāi)孔邊緣的附近區(qū)域)會(huì)產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，在此區(qū)域形成應(yīng)力集中現(xiàn)象，成為疲勞破壞和脆性裂紋的破壞源。應(yīng)力集中有局部性和自限性?xún)蓚€(gè)特點(diǎn)，應(yīng)力值會(huì)隨著距開(kāi)孔邊緣距離的增大而減弱，因此可以采用在開(kāi)孔附近局部補(bǔ)強(qiáng)的方法來(lái)降低該區(qū)域的應(yīng)力集中，即對(duì)各種型式的開(kāi)孔應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。本文主要對(duì)等面積法和壓力面積法兩種方法進(jìn)行分析。我國(guó)GB150、JB4732標(biāo)準(zhǔn)采用的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法是等面積法，原西德AD規(guī)范中的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)方法采用的是壓力面積法。
1 補(bǔ)強(qiáng)原理
壓力容器殼體開(kāi)孔以后，孔邊可引起三種應(yīng)力：局部薄膜應(yīng)力(屬于一次應(yīng)力)、彎曲應(yīng)力(屬于二次應(yīng)力)、峰值應(yīng)力。等面積法是以雙向受拉伸的無(wú)限大平板上開(kāi)有小孔時(shí)孔邊的應(yīng)力集中作為理論基礎(chǔ)的，即僅考慮殼體中存在的拉伸薄膜應(yīng)力，且以補(bǔ)強(qiáng)殼體的一次應(yīng)力強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。對(duì)孔邊緣的二次應(yīng)力并未校核，是通過(guò)限制開(kāi)孔形狀、長(zhǎng)短徑之比和開(kāi)孔范圍加以考慮，使孔邊的局部應(yīng)力得到約束，對(duì)孔邊緣的峰值應(yīng)力問(wèn)題未加考慮，為此不適用疲勞容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。由于補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算對(duì)象是薄膜應(yīng)力，未計(jì)及開(kāi)孔邊緣的彎曲應(yīng)力，而大開(kāi)孔時(shí)，孔邊出現(xiàn)較大的彎曲應(yīng)力，故不適用大開(kāi)孔。等面積法要求殼體開(kāi)孔以后，失去的金屬量需有補(bǔ)強(qiáng)材料在殼體和接管連接的附近區(qū)域予以補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)慕饘倭坎坏眯∮谝?em>開(kāi)孔殼體失去的金屬量，金屬量的判別按開(kāi)孔截面的投影面積計(jì)算。
壓力面積法與等面積法一樣，都是基于靜力平衡，即以開(kāi)孔有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的金屬截面積(包括殼體、接管、補(bǔ)強(qiáng)材料等)的承載能力與內(nèi)壓力載荷相平衡為準(zhǔn)則的計(jì)算方法，計(jì)算只涉及補(bǔ)強(qiáng)材料的薄膜應(yīng)力。
展開(kāi) “圓筒曲率影響”觀點(diǎn)：
該觀點(diǎn)認(rèn)為當(dāng)圓筒體上接管開(kāi)孔率較小時(shí)，孔邊緣只有薄膜應(yīng)力而無(wú)彎曲應(yīng)力，而開(kāi)孔率較大后（＞0.5），接管開(kāi)孔會(huì)跨越較大的筒體圓周，使開(kāi)孔位于“曲板”上，受圓筒曲率的影響會(huì)產(chǎn)生很大的彎曲應(yīng)力，故稱(chēng)為“圓筒曲率影響”觀點(diǎn)。
2.“變形協(xié)調(diào)”觀點(diǎn)：
該觀點(diǎn)認(rèn)為由于圓筒體和接管在載荷作用下自由變形不同，為滿(mǎn)足變形協(xié)調(diào)，在連接部位會(huì)產(chǎn)生較大的邊界力（剪力和彎矩），由此引起較大的彎曲應(yīng)力，方向?yàn)檠貓A筒和接管的軸向。由于這種應(yīng)力是為滿(mǎn)足變形協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的，具有自限性，故可歸為二次應(yīng)力。
3.“靜力平衡”觀點(diǎn)：
該觀點(diǎn)首次見(jiàn)諸于ASME Ⅷ-1-2004版，認(rèn)為圓筒體大開(kāi)孔接管區(qū)域破壞了開(kāi)孔區(qū)的軸對(duì)稱(chēng)性，使得內(nèi)壓作用狀態(tài)發(fā)生變化引起沿圓筒方向的環(huán)向彎矩（pR3/6）并產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，且明確了此彎曲應(yīng)力性質(zhì)為一次應(yīng)力，方向沿圓筒的環(huán)向，同時(shí)給出了按此環(huán)向彎矩計(jì)算此彎曲應(yīng)力的方法。由有限元分析的變形圖（如下圖1）顯示：圓筒體上接管部位的形狀由圓趨扁，可證實(shí)上述彎矩的存在；由一系列算例表明，此彎曲應(yīng)力的數(shù)值可與孔邊的局部薄膜應(yīng)力相當(dāng)，確證了考慮此彎曲應(yīng)力的必要性。但此彎矩計(jì)算公式pR3/6，尚未明確。
圖1 圓筒變形示意圖
ASME標(biāo)準(zhǔn)提出的這一孔邊彎矩，是開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算中的一個(gè)突破，引起了各國(guó)學(xué)者的重視和關(guān)注，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此彎矩的由來(lái)也進(jìn)行了多番考證，當(dāng)然也有質(zhì)疑聲的存在，但最終一致認(rèn)同了此彎矩的必要性和正確性。
4.“等值拉壓開(kāi)孔平板孔邊彎曲應(yīng)力”觀點(diǎn)：
該觀點(diǎn)是根據(jù)有限元分析結(jié)果所揭示的孔邊緣應(yīng)力分布情況并由國(guó)內(nèi)學(xué)者提出和進(jìn)一步驗(yàn)證的，該觀點(diǎn)認(rèn)為開(kāi)孔邊緣不僅有ASME指出的繞圓筒母線方向的環(huán)向彎矩，同時(shí)還存在與該彎矩正交的、數(shù)量級(jí)相當(dāng)?shù)睦@接管母線方向的另一彎矩，且進(jìn)一步的研究表明此彎曲應(yīng)力也為一次應(yīng)力并沿接管（或筒體）環(huán)向。
展開(kāi) 開(kāi)孔殼和開(kāi)孔實(shí)體在開(kāi)孔處總是存在網(wǎng)格不規(guī)則的情況，以下鄙人的劃分心得，整理成了word，供大家討論交流使用。
這部分內(nèi)容放在軟件建模、裝配時(shí)，往往比較復(fù)雜因?yàn)榭紤]孔的大小符合元器件規(guī)格、孔跟隨元器件移動(dòng)、同一元器件需要多次手動(dòng)開(kāi)孔的情況等。在SOLIDWORKS使用“制造智能零部件功能”則可以有效解決這類(lèi)問(wèn)題。
01本次演示以按鈕為例，在制造智能零部件前，需要準(zhǔn)備好一個(gè)按鈕的模型，一個(gè)參考的模型，以及一個(gè)空的裝配體。
02在裝配好的裝配體上選擇參考的模型，右鍵進(jìn)入編輯零件狀態(tài)。
03在編輯零件狀態(tài)下，選擇需要開(kāi)孔的面，右鍵繪制草圖，進(jìn)入草圖狀態(tài) 。
04在草圖狀態(tài)下，選擇按鈕的圓邊線，使用“草圖”選項(xiàng)卡的“轉(zhuǎn)換實(shí)體引用”命令，生成開(kāi)孔的參考尺寸草圖。
05根據(jù)使用“轉(zhuǎn)換實(shí)體引用”命令生成的草圖上，使用“特征”選項(xiàng)卡的拉伸切除命令，切除的方向選擇到下一面，切除完成后退出編輯零件狀態(tài)。
06使用“工具”菜單欄的“制造智能零部件”功能，選擇按鈕模型以及開(kāi)孔的特征，想要孔隨按鈕的變化而變化還需要勾選上“自動(dòng)調(diào)整大小”里的“直徑”，并保存。
07制作成功后，按鈕會(huì)帶一個(gè)閃電的標(biāo)志，意味著該零部件是智能零部件。
08打開(kāi)一個(gè)電氣工程中的電柜，插入按鈕，右鍵按鈕模型，選擇“插入智能特征”即自動(dòng)開(kāi)孔。
09移動(dòng)按鈕，發(fā)現(xiàn)孔并沒(méi)有跟隨移動(dòng)，需要重建模型，孔才會(huì)跟隨按鈕位置進(jìn)行移動(dòng)。
展開(kāi) 
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開(kāi)孔的最新內(nèi)容
最讓設(shè)計(jì)工程師驚艷的是MODSIM（建模仿真一體化）帶來(lái)的“魔法刷新”
實(shí)際場(chǎng)景： 輕量化設(shè)計(jì)需要把輪轂開(kāi)孔從25°調(diào)大到 40°。
傳統(tǒng)模式：重新建模→重新畫(huà)網(wǎng)格→重新設(shè)約束→等待仿真結(jié)果。
MODSIM模式：在CATIA里改完尺寸，點(diǎn)擊“刷新”，有限元模型自動(dòng)同步變更，仿真結(jié)果“刷”一下就出來(lái)了！
瞳孔——虹膜中央的圓形開(kāi)孔。從相位調(diào)制的角度看，瞳孔是一個(gè)孔徑約束下的波前濾波器。它不僅控制進(jìn)光量，更重要的是通過(guò)改變孔徑大小來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的波前范圍，從而影響像差組成和景深特性。小瞳孔擋住邊緣光線，減少球差，擴(kuò)大景深；大瞳孔引入更多邊緣波前，提升分辨率但壓縮景深。
角膜、晶狀體、瞳孔三者協(xié)同工作，完成了對(duì)進(jìn)入眼球的光波前的全維度、動(dòng)態(tài)、自適應(yīng)的相位調(diào)制。
最后，硅襯底減薄至≈300μm，并通過(guò)深硅蝕刻在背面開(kāi)孔（如圖5h、k所示）。最終完成的s-sep與g-sep調(diào)制器器件結(jié)構(gòu)分別如圖5l、m所示。底部的直流偏置電極被引線到單獨(dú)的焊盤(pán)，以施加直流偏置信號(hào)。
圖5 所提TFLN調(diào)制器的制造工藝及最終器件圖像。
優(yōu)化方案重新布置兩側(cè)加強(qiáng)筋的位置，并在兩側(cè)位置進(jìn)行開(kāi)孔減材優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖16。三排座椅骨架拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果見(jiàn)圖17。通過(guò)對(duì)三排座椅骨架拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果進(jìn)行解析。三排座椅腳架重新布置中間和兩側(cè)的筋的位置，結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖18。三排座椅靠背骨架進(jìn)行減材優(yōu)化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖19。
優(yōu)化方案重新布置兩側(cè)加強(qiáng)筋的位置，并在兩側(cè)位置進(jìn)行開(kāi)孔減材優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖16。三排座椅骨架拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果見(jiàn)圖17。通過(guò)對(duì)三排座椅骨架拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果進(jìn)行解析。三排座椅腳架重新布置中間和兩側(cè)的筋的位置，結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖18。三排座椅靠背骨架進(jìn)行減材優(yōu)化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖19。三排背板進(jìn)行減材優(yōu)化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖20。
模型搭建
在光源與探測(cè)器之間構(gòu)建圓形遮光孔徑組件，核心參數(shù)設(shè)置如下：半孔徑尺寸為 21mm，對(duì)應(yīng)孔徑直徑 42mm；孔徑比例（開(kāi)孔區(qū)域與遮光區(qū)域面積比）設(shè)定為 0.5，采用不透明光學(xué)遮光材料，確保僅中心指定區(qū)域允許光線透過(guò)，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)圓孔衍射的物理邊界條件。
優(yōu)化方案重新布置兩側(cè)加強(qiáng)筋的位置，并在兩側(cè)位置進(jìn)行開(kāi)孔減材優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖16。三排座椅骨架拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果見(jiàn)圖17。通過(guò)對(duì)三排座椅骨架拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果進(jìn)行解析。三排座椅腳架重新布置中間和兩側(cè)的筋的位置，結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖18。三排座椅靠背骨架進(jìn)行減材優(yōu)化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖19。三排背板進(jìn)行減材優(yōu)化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案見(jiàn)圖20。
喜報(bào)︱國(guó)產(chǎn)超算賦能航發(fā)仿真，無(wú)錫超算神工坊團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目榮獲上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)！6個(gè)月前
國(guó)產(chǎn)軟件在民用渦扇航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室啟動(dòng)熱力設(shè)計(jì)場(chǎng)景中的測(cè)試驗(yàn)證與實(shí)際應(yīng)用，目前實(shí)現(xiàn)了對(duì)火焰筒冷卻、噴嘴吹掃、旋流器開(kāi)孔、燃油霧化等燃燒室日常設(shè)計(jì)場(chǎng)景的全覆蓋。
3. 該軟件計(jì)算精度與商業(yè)軟件相當(dāng)。
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Abaqus纖維復(fù)合材料修復(fù)金屬開(kāi)孔板
比如修補(bǔ)破損網(wǎng)格，從網(wǎng)格角度處理可能很麻煩，但從幾何角度看，無(wú)非是補(bǔ)兩個(gè)面，補(bǔ)完后面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)融合；再比如給網(wǎng)格開(kāi)孔，過(guò)去操作復(fù)雜，現(xiàn)在從幾何上開(kāi)孔，網(wǎng)格會(huì)自動(dòng)適配；還有做臺(tái)階結(jié)構(gòu)，不用在網(wǎng)格上反復(fù)調(diào)整，刪除一個(gè)幾何面、拖拽兩個(gè)面就能快速實(shí)現(xiàn)，生成的就是對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格。
處理實(shí)體網(wǎng)格時(shí)，這個(gè)邏輯同樣適用。
