力與位移曲線的案例
PFC模擬直剪試驗 ￥19
1kN頂部壓力時球顆粒接觸力及剪切力-位移曲線如下：
2kN頂部壓力時球顆粒接觸力及剪切力-位移曲線如下：
3kN頂部壓力時球顆粒接觸力及剪切力-位移曲線如下：
不同頂部壓力時剪切力-位移曲線對比結果：
剪切前后模型對比如下：
剪切后上下剪切盒銜接部位展示：
建模思路及代碼如下：
汽車安全氣囊塑料罩蓋點爆仿真材料卡片準確性提升研究
（2）
（3）
其中，P為實驗得到的軸向拉伸力，A為試件實驗段原始橫截面積，L0為實驗觀測段有效長度，1為實驗得到的拉伸位移。
該材料在屈服點之前粘彈性段存在一定的差異，而屈服點之后材料存在應變硬化的現象，并且在斷裂之前材料沒有出現類似金屬的應力衰減現象。此外，低溫高速加載過程中，可以觀察到在，由于材料的局部熱軟化效應引起的力-位移曲線明顯的下降，而其他溫度下，熱軟化效應相對較小。
a.-30℃力位移曲線
b.-30℃真實應力應變曲線
c.23℃力位移曲線
d.23℃真實應力應變曲線
e.85℃力位移曲線
f.85℃真實應力應變曲線
圖4 材料拉伸實驗數據
02
修正后的應力應變曲線及對標分析
上述實驗的真實-應力-應變曲線，在給定一個假設的彈性模量基礎上，可由真實應力-應變曲線獲得MAT24號卡片的有效應力-有效塑性應變，如式(4)所示。雖然在材料的粘彈性范圍內的力學特性并不準確，但不影響整個材料的韌性和斷裂伸長率等特性。
(4)
其中，εP為塑性應變；εE為彈性應變；σT為真實應力；E為假定的彈性模量。
利用參數優化軟件對有效應力-有效塑性應變曲線設定的控制參數進行優化，獲得優化后的應力-應變曲線。圖4a,c和e所示的是優化前后的有效應力-有效塑性應變曲線。
展開 1/2、1/4、1/8對稱模型在矩形柱單軸壓縮實例中應用探討
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力-位移曲線對比
提取壓頭反力-位移曲線如下圖所示，其中為了比較加載全階段受力值，1/8模型力-位移曲線中力和位移采取了放大一倍的處理方式。
力-位移曲線
從力-位移曲線可以看出，對稱模型由于對稱約束的存在相較于完整模型剛度降低，其中1/4模型剛度降低最多，1/2模型和1/8模型剛度值較為接近。
展開 能量吸收裝置材料性能影響因素研究
Error at the extreme position of the force-displacement curves
雖然現場實驗和數值模擬得到的力-位移曲線趨勢大致相同，但現場實驗中由于鋼材再加工過程中的彎曲和過熱，局部材料性能發生了變化，而數值模擬中的材料性能都是統一的，進而導致曲線不能完全一致。因此，為了深入探討現場實驗和數值模擬得到的力-位移曲線的差異原因，通過改變不同區域的材料特性，得到方形預折疊吸能結構各個部分材料屬性改變對力-位移曲線的影響。
PFC3D模擬直剪試驗 ￥20
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</div><p>200kPa頂部壓力時球顆粒接觸力及剪切力-位移曲線如下：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/6ce3fcbf5f554b508565c87329c892e1.png"></p><p>300kPa頂部壓力時球顆粒接觸力及剪切力-位移曲線如下：</p><p> <img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/5eaded94a64149a491cbd21a16043144.png"></p><p>不同頂部壓力時剪切力-位移曲線對比結果：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/607fd857054748248962b413474ab113.png"></p><p>剪切前后模型對比如下：</p><p>剪切前：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/188706731825488b9a517d2c8503dde3.png"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/38e04fe49af2455595d3c0eca642d1e1.png"></p><p>剪切后：</p><p><img src="https://img.jishulink.com
展開 基于ABAQUS與Python腳本參數化的批量建模分析
圖4 K值及塑性變形
3.2力-位移曲線
在abaqus工作目錄下可以找到定義的結果文件，查看力-位移曲線繪制圖5的力-位移曲線。可以發現三種設計所產生的塑性變形基本相似，力量對比分別為C3＞C2＞C1。
圖5力-位移曲線
4結論
本案例基本實現了利用Python腳本編譯建模的過程，可以極大地減輕界面建模的時間并提高效率，對于利用腳本化語言編譯建模提供思路。
低溫循環老化對鋰離子電池機械濫用安全性的影響
文獻結果表明，在電池單體擠壓測試中，單體的力-位移響應主要由涂層的壓縮力學性能主導，因此受負極層疊壓縮力-位移曲線右移的影響，單體擠壓的力-位移曲線也表現出右移現象。拆解擠壓后的電池單體可以發現，老化電池的剪切斷裂帶外擴，剪切深度增加，短路面積增加，因此電壓下降速度加快，電能在較窄的時間窗口內釋放，溫升更高。
對于30%容量衰減的電池，剪切帶的外擴現象和深度增加現象異常明顯，在開始短路一瞬間，電壓跳水到3.19V，擠壓處電池表面溫度上升到117攝氏度，而電池內部的溫度會更高。溫度的上升，會引發其它連鎖反應。文獻表明，當電池內部的溫度達到120攝氏度時，會引發鋰枝晶與電解液的反應，造成試驗中觀察到的電池產氣和膨脹現象。當溫度達到135攝氏度時，會引發隔膜結構坍塌和閉孔，阻止進一步的內短路，使電壓回彈。對于30%容量衰減的電池，隔膜SEM掃描結果顯示，靠近剪切斷裂帶位置的隔膜發生了結構坍塌和閉孔現象。
圖5 低溫循環老化對電池負極形貌、負極力學性能與電池擠壓響應的解釋
展開 基于LS-DYNA的PAB氣囊建模與對標分析
材料的拉伸、剪切根據實驗得到的力與位移曲線可以根據公式在excel中進行直接轉換得到。而雙向拉伸沒有現成的公式，需要使用優化軟件進行逆向優化得到。
4.1材料的拉伸實驗對標
(1)
根據實驗獲得拉伸實驗的力與位移曲線。將力與位移曲線根據式1分別對fill方向和warp方向在excel中計算fill、warp應力應變曲線。卸載與加載所采用的公式一樣。其中E為應變、S為應力，d為實驗獲得的位移曲線，f(d)為對應的實驗獲得的力的曲線,A0為布料的橫截面積（布料的寬度*厚度），l0為布料的初 始長度。
4.2 材料的剪切實驗對標
根據實驗獲得剪切實驗的力與位移曲線。將力與位移曲線根據式2進行在excel中獲得應力應變曲線。在剪切實驗中，應變Exy與應變Eyx值相等。Sxy為應力。d為實驗獲得的位移曲線，f(d)為對應的實驗獲得的力的曲線，t為布料的厚度，l0為布料的長度。
(2)
4.3 材料的雙向拉伸實驗對標
雙向拉伸的材料應力應變可使用優化軟件進行逆向求得。限于篇幅，這里不再敘述。
5 線性沖擊對標
5.1 總體步驟
氣囊的排氣，通常有兩種類型，分別為開孔排氣和氣囊的多孔表面泄露。在調試模擬氣囊排氣的時候首先從無孔氣囊開始。對于無孔氣囊來說，排氣的渠道就是通過氣囊的多孔材料表面漏氣。對于LS-DYNA模擬，主要是通過調整多孔材料的泄露曲線來調整泄漏量，從而提高模擬的準確性。在LS-DYNA里需要調整*MAT_FABRIC關鍵字的參數來達到控制泄漏量的目的。
接下來進行的是開孔排氣的氣囊的調試。我們要使用之前調整好的無孔氣囊排氣的參數來進行有孔的模擬。這里以排氣孔直徑為20mm5.5mps的氣囊為例。
展開 【iSolver案例分享55】鋁合金支座受力分析
結果對比
工況1下isolver與Abaqus的Mises應力云圖如下所示：
工況1 isolver（左）和Abaqus（右）Mises應力云圖
工況1下isolver與Abaqus的位移云圖如下所示：
工況1 isolver（左）和Abaqus（右）位移云圖
工況1下isolver與Abaqus的等效塑性應變云圖如下所示：
工況1 isolver（左）和Abaqus（右）等效塑性應變
工況2下isolver與Abaqus的Mises應力云圖如下所示：
工況2 isolver（左）和Abaqus（右）Mises應力云圖
工況2下isolver與Abaqus的位移云圖如下所示：
工況2 isolver（左）和Abaqus（右）位移云圖
工況2下isolver與Abaqus的等效塑性應變云圖如下所示：
工況2 isolver（左）和Abaqus（右）等效塑性應變
工況2螺栓處拉伸得到的力-位移曲線如下：
力-位移曲線
最大反力均為16.381Kn。
結論：基于isolver軟件對鋁合金支座進行了受力分析，對比了其在受壓及受拉工況下與Abaqus軟件的計算結果。結果顯示：應力、位移及等效塑性應變均表現出良好的同一性，模擬螺栓的梁單元處力-位移曲線一致。
4. iSolver免費下載
iSolver為免費軟件，且無license限制，最新版免費下載地址如下：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/337351
5.
展開 PIDO智能仿真 | Ansys Mechanical聯合optiSLang實現材料參數標定
這些功能都是通過精準的配合面幾何結構設計實現的，即根據功能需求的力-位移曲線，反推兩個部件的配合面幾何結構。
這類問題由于涉及非常多的幾何參數，即便可以用力學仿真工具代替打樣測試驗證，也極難通過人工調整的方式，反復更改結構圖紙來實現仿真力-位移曲線與目標功能曲線的匹配。然而，通過參數標定的方式，可以根據特定的設計目標力-位移曲線，高效的找出能夠最佳實現功能需求的系列幾何參數，獲得最符合設計目標的插頭結構設計方案。
待標定幾何參數：部件1的13個幾何尺寸，部件2的2個幾何尺寸。
用于標定的力-位移曲線分為兩部分，第一階段部件為插入過程，期望的插入力緩慢增加且不超過100N，拔出力跳躍增長且達到150N。使用初始輸入參數得到的仿真結果不能滿足設計要求，通過敏感度分析和優化得出了最佳的設計幾何參數組。
插頭結構
期望/初始仿真力-位移曲線
敏感度分析結果-分析步CoP
敏感度分析結果、優化結果曲線
幾何參數標定獲得的最佳設計
2. 楔入劈拉試驗
材料的斷裂參數是難以直接測得的，然而利用參數標定的方式可以基于楔入劈拉試驗的測試數據反向求出未知的材料參數。
待標定參數為6個未知的彈性和斷裂材料參數：彈性模量、泊松比、抗拉強度、斷裂能量和2個形狀參數。
楔入劈拉試件
敏感度分析結果- CoP
參數標定結果
3.
展開 基于ABAQUS的標準試件單向拉伸斷裂仿真（本教程已出視頻，請大家直接到我的主頁購買視頻） ￥10
本帖詳細闡述標準試件在準靜態拉伸工況下變形斷裂的建模方法，輸出拉伸力-位移曲線，以便與測試結果進行對標。
以下為仿真結果與輸出的力-位移曲線：
有限元法在椎弓根釘強度中的應用
可以看到，當拔出距離達到 2.5mm 時，所有與螺釘法相接觸的骨質單元所受的 Mises 應力全部達到了松質骨屈服強度， 螺釘拔出力達到穩定數值。通過輸出支反力，可以得到拔出過程中的軸向約束反力-位移曲線，在數值上與施加的拔出力-位移載荷相等。
驗證
為了使有限元仿真實驗得出的結果與真實的力學實驗盡量一致， 我們將仿真和實驗得出的拔出力-位移曲線進行比對。如圖 3 所示。可見，仿真與實驗結果在拔出力上升段吻合較好，只是由于在材料屬性設置中只模擬了松質骨的屈服，沒有模擬由于骨小梁斷裂引起的松質骨失效，所以仿真得出的拔出力-位移曲線沒有失效后的下降過程，但這并不妨礙本文提出的仿真模型對于椎弓根釘拔出強度的預測。故本算例仿真結果可滿足大部分椎弓根釘強度研究問題，為多對照組、不易進行實測實驗的椎弓根釘強度優化問題提供了廉價、快速、足夠精確的研究方法。
展開 如何利用 HyperMesh 軟件，對椎弓根釘軸向拔出的過程進行模擬
通過輸出支反力，可以得到拔出過程中的軸向約束反力-位移曲線，在數值上與施加的拔出力-位移載荷相等。
結果與分析
驗證
為了使有限元仿真實驗得出的結果與真實的力學實驗盡量一致， 我們將仿真和實驗得出的拔出力-位移曲線進行比對。如圖 3 所示。可見，仿真與實驗結果在拔出力上升段吻合較好，只是由于在材料屬性設置中只模擬了松質骨的屈服，沒有模擬由于骨小梁斷裂引起的松質骨失效，所以仿真得出的拔出力-位移曲線沒有失效后的下降過程，但這并不妨礙本文提出的仿真模型對于椎弓根釘拔出強度的預測。故本算例仿真結果可滿足大部分椎弓根釘強度研究問題，為多對照組、不易進行實測實驗的椎弓根釘強度優化問題提供了廉價、快速、足夠精確的研究方法。
文章來源：CAE愛聯盟
展開 技術研究 | 力學仿真分析的材料卡片你知道是怎么來的嗎？
卡片開發時，需依據卡片輸入要求及工程分析需要，設計試驗矩陣，進行材料性能測試；處理試驗曲線，獲得材料的彈性、塑性和斷裂力學行為，主要包括：
彈性行為：計算彈性模量、泊松比、密度等。
塑性行為：計算不同應力狀態（拉伸、壓縮、剪切等）準靜態下塑性應力應變曲線及動態單向拉伸塑性應力應變曲線，塑性泊松比等。
斷裂行為：通過準靜態下各應力狀態試驗，建立相對應的仿真模型，通過模擬對標的方法確定斷裂點的等效失效應變與應力三軸度的關系，確定準靜態下的失效準則。通過動態單向拉伸試驗（或其他應力狀態動態試驗）確定等效失效應變和應變率的關系，模擬動態下的失效準則。以及其余參數標定。
簡言之，材料卡片開發流程：材料試驗→材料卡片建立→非失效段標定→失效段標定。
圖片來源于網絡
其中材料卡片的建立需求材料的基礎數據，通常包含密度、彈性模量、泊松比、靜態拉伸曲線、動態拉伸曲線、靜態雙向拉伸曲線、靜態壓縮曲線、靜態壓縮曲線。這些材料性能參數的獲取方法，我們之前在公開課中已經講到過——直播回顧 | 內附PPT，《力學仿真所需材料參數獲取及應用分享》
隨著大家希望仿真結果貼近實際工況的需求日益增多，獲取材料的靜態剪切工程應力-應變曲線/真實應力-應變曲線/力-位移曲線、靜態壓縮工程應力-應變曲線/真實應力-應變曲線/力/位移曲線、靜態穿孔力-位移曲線，成為了力學仿真過程中必須使用到的材料性能參數，國高材分析測試中心結合DIC測量技術，擁有完善的力學仿真所需材料參數的全套獲取能力，今天為大家分享材料剪切、壓縮和穿孔性能參數獲取方法。
1、試驗方法
壓縮跟剪切試驗需要結合DIC技術進行應變監測，測試前需在樣品表面制作散斑，穿孔試驗一般無需測試應變。各試驗樣品如圖1~圖3。
展開 基于optistruct車門抗凹簡易模擬（掌壓） ￥70
車門抗凹分析結果動畫
提取加載力和位移信息：
繪制加載力與位移曲線
力-位移曲線（加載/卸載）
本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
