溫度效應的案例
Moldex3D模流分析之翹曲分析考慮溫度差異和收縮差異效應
度差異效應 (Differential Temperature Effect) 注1 與收縮差異效應 (Differential Shrinkage Effect) 注2 為影響塑件變形的兩個主要原因。若能分析這兩種因子對塑件產品的影響，對于解決翹曲問題將會有很大的幫助。為了提升翹曲分析準確度，Moldex3D在翹曲分析新增這項分析功能，讓產品設計者能夠解析溫度差異效應和收縮差異效應的位移，更精準判斷造成翹曲的因素，提升開模成功率。以下將說明操作設定步驟：
步驟1：在計算參數 (Computation Parameter) 設定窗口中，點選翹曲變形頁面，接著勾選考慮溫度差異效應與區域收縮差異分析 (Consider differential temperature and shrinkage analysis)。
步驟2：分析完成后，在分析結果的翹曲變形(Warpage)項目中，將顯示考慮溫度差異效應與區域收縮差異分析后的翹曲情形。
步驟3：以下圖齒輪的分析結果為例，總區域收縮差異效應位移 (Total Differential Shrinkage Effect Displacement) 對于翹曲的影響，顯然大于總溫度差異效應位移(Total Differential Temperature Effect Displacement) 的影響，因此可以判斷收縮差異效應位移會是改善翹曲的首要考慮項目。
注1. 溫度差異效應位移為計算厚度方向上的體積收縮率與平均體積收縮率之差異，此結果反應出對象在厚度方向翹曲的趨勢。
注2.
展開 基于JC模型的taylor桿沖擊模擬 ￥199
Steinberg-Guinan-Lund（SGL）模型：該模型可以模擬材料在高速沖擊負荷下的應變硬化和失效行為，并考慮了材料在高應變率下的非線性行為和溫度效應。
其中雙參數Johnson-Cook模型（JC模型）是一種廣泛應用于高速沖擊試驗的材料塑性本構模型。其優勢包括：
能夠較好地描述材料在高應變率下的應變硬化和失效行為。該模型可以描述材料在高速沖擊負荷下的應變硬化和動態失效過程，能夠較好地預測材料的變形和破壞行為。
可以考慮材料的溫度效應。該模型可以考慮材料在高速沖擊負荷下的溫度升高效應，這在材料的高溫應用中具有重要意義。
具有較好的適應性和通用性。該模型的參數較少，易于確定，可以適用于多種材料和試驗條件下的模擬。
可以用于復雜加載條件下的模擬。該模型可以用于模擬復雜的動態加載條件，如不同方向的高速沖擊負荷，以及不同沖擊能量和速度下的材料響應。
案例以Abaqus/Explicit內置的JC本構模型，以及編寫的自定義硬化VUSDFLD和自定義材料VUMAT三種方式模擬taylor桿撞擊,材料使用鋼材，考慮熱膨脹，熱傳導，和塑性產熱以及ＪＣ本構模型，模擬使用顯式動態溫度-位移分析步，使用C3D8RT單元，初始溫度為20°，沖擊速度為287000mm/s,沖擊時間為８ｅ－５ｓ，其中使用內置本構,VUSDFLD以及VUMAT的結果如下圖所示：
等效應力分布
溫度分布
等效塑性應變分布
展開 Moldex3D模流分析之非等向性收縮
藉由翹曲分析，使用者可以輕松驗證收縮效應造成的產品變形率，并有效地識別翹曲原因。對于纖維填充材料而言，翹曲分析結合復合材料理論和纖維排向結果(使用Fiber模塊) 來預測非等向性收縮、殘余應力和材料粘彈性對翹曲的影響。此外，可以通過FEA接口模塊接軌其他結構性分析軟件，以執行更真實的結構分析。
功能
? 在實際成型之前預測最終產品形狀，并確定翹曲的根本原因。
? 可評估位移、體積收縮、密度、纖維排向（需Fiber模塊）、熱/流動引起的殘留應力、區域收縮效應、溫度差異效應、平整度
? 考慮材料特性、流動/保壓/冷卻制程、模內干涉(IMC)對翹曲的影響。
? 強化版翹曲分析功能是包含瞬時歷史效應進行迭代計算，連結物理現象包括冷卻階段的收縮效應與產品頂出后的自由形變、固化過程中的黏彈效應、溫度的瞬時效應，可更準確地對產品進行殘余應力分析，得到更精確的翹曲結果。
? 薄殼產品的大變形也可使用非線性翹曲分析獲得更準確的模擬結果。
特色
塑件翹曲分析
? 計算從加工條件到環境條件的溫度或壓力改變時，導致材料收縮之最終塑件形狀
殘留應力分析
? 塑件頂出后即收縮變形至一均衡形狀；此時，塑件內部殘存的壓力稱為制程殘留應力
? 計算成型周期時產生之殘留應力，包含溫度效應、壓力分布、纖維配向及幾何特征
模具干涉
? 在產品彈出之前，模具內部已經產生了翹曲變形。但由于剛性模具的限制而自由收縮和變形
? 使用模具干涉計算翹曲，可提高翹曲分析精度
展開 Moldex3D模流分析之翹曲分析 Warp
藉由翹曲分析，使用者可以輕松驗證收縮效應造成的產品變形率，并有效地識別翹曲原因。對于纖維填充材料而言，翹曲分析結合復合材料理論和纖維排向結果(使用Fiber模塊) 來預測非等向性收縮、殘余應力和材料粘彈性對翹曲的影響。此外，可以通過FEA接口模塊接軌其他結構性分析軟件，以執行更真實的結構分析。
功能
? 在實際成型之前預測最終產品形狀，并確定翹曲的根本原因。
? 可評估位移、體積收縮、密度、纖維排向（需Fiber模塊）、熱/流動引起的殘留應力、區域收縮效應、溫度差異效應、平整度
? 考慮材料特性、流動/保壓/冷卻制程、模內干涉(IMC)對翹曲的影響。
? 強化版翹曲分析功能是包含瞬時歷史效應進行迭代計算，連結物理現象包括冷卻階段的收縮效應與產品頂出后的自由形變、固化過程中的黏彈效應、溫度的瞬時效應，可更準確地對產品進行殘余應力分析，得到更精確的翹曲結果。
? 薄殼產品的大變形也可使用非線性翹曲分析獲得更準確的模擬結果。
特色
塑件翹曲分析
? 計算從加工條件到環境條件的溫度或壓力改變時，導致材料收縮之最終塑件形狀
殘留應力分析
? 塑件頂出后即收縮變形至一均衡形狀；此時，塑件內部殘存的壓力稱為制程殘留應力
? 計算成型周期時產生之殘留應力，包含溫度效應、壓力分布、纖維配向及幾何特征
模具干涉
? 在產品彈出之前，模具內部已經產生了翹曲變形。但由于剛性模具的限制而自由收縮和變形
? 使用模具干涉計算翹曲，可提高翹曲分析精度
展開 
西南交大《IJP》：高熵合金溫度相關變形行為的本構建模和性能調控
這些問題阻礙了對iHEA變形溫度效應的深入理解，也限制了對不同溫度下iHEA力學行為的描述和預測。
針對上述問題，西南交通大學康國政教授團隊建立了考慮溫度效應和晶粒尺寸效應的多物理機制晶體塑性本構模型，量化了不同強化機制和塑性變形機制對iHEA變形行為的貢獻，在準確描述不同溫度下粗晶和細晶iHEA變形響應和馬氏體體積分數演化的基礎上，深入探討分析了上述問題。在此基礎上，預測了不同溫度和不同晶粒尺寸下iHEA的強韌性。相關成果以論文“Temperature effect on tensile behavior of aninterstitial high entropy alloy: Crystal plasticity modeling”發表在固體力學領域頂級期刊International Journal of Plasticity上。論文共同第一作者為西南交通大學張旭教授和四川大學專職博后陸曉翀，通訊作者為康國政教授和張旭教授，合作者包括中國工程物理研究院趙建鋒助理研究員、西南交大闞前華教授和中南大學李志明教授。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2021.103201
在FCC晶體中孿生和相變的激活與層錯的形成密切相關，為了描述溫度變化對塑性變形機制的影響，作者們首先建立了一套計算iHEA不同溫度下層錯能的熱力學方法，對層錯能和Gibbs自由能隨溫度的變化進行了深入分析，可推測出不同溫度下iHEA塑性變形機制的改變（如圖1）。
展開 JC模型python代碼繪制曲線
image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202505/attachment/d113cae1ceda4d4ab89f60ffc94fda81.png"></figure>
</figure><p>不考慮溫度效應的jc曲線代碼：</p><div contenteditable="false" width="100%">import numpy as np</div><div contenteditable="false" width="100%">import matplotlib.pyplot as plt</div><div contenteditable="false" width="100%"><br></div><div contenteditable="false" width="100%"><br></div><div contenteditable="false" width="100%">def jc_model(epsilon, epsilon_dot, A, B, n, C):</div><div contenteditable="false" width="100%"> """</div><div contenteditable="false" width="100%"> 計算不考慮溫度效應的 Johnson - Cook 模型的流動應力</div><div contenteditable="false" width="100%"> :param epsilon: 有效塑性應變</div><div contenteditable="false" width="100%">&
展開 Moldex3D模流分析材料性質與模型之熱塑材料黏度模型
如下所示，模型的第一項是降伏應力影響的粘度，而第二項則描述了高分子材料的剪切致稀效應：’
Ty 代表溫度對降伏應力的影響；其他參數皆與Modified Cross Model (2)相同。
Hershcel-Bulkely Cross 模型(3)
0剪切率粘度的溫度效應可以WLF方程描述：
其中WLF方程的參數定義 Modified Cross 模型相同；其余參數則與 Herschel-Bulkley Cross 模型(2) 相同。
選擇粘度模型的方法
Modified Cross 模型 (3) 是最為常用來仿真塑料融流的模型，既可以描述牛頓區域也能描述剪切致稀區域，并且其適用的溫度區間相當大而靈活(WLF方程)。除此以外，有含量填料的素材會有明顯的降伏應力行為，所以建議使用Herschel-Bulkley 模型。
展開 Siemens PLM Software進排氣聲學仿真解決方案網絡研討會
LMS進排氣系統聲學解決方案包括常規應用，如阻性、抗性消聲器傳遞損失計算、空氣濾清器、1/4波長管、亥姆霍茲共振器的聲學設計以及特殊的進排氣聲學工程問題，如考慮溫度效應、勢流效應的消聲器傳遞損失計算、排氣系統氣流再生噪聲計算、駐波效應、尾管噪聲、傳遞路徑分析、板件貢獻量分析等。
通過將SYSNOISE技術集成到LMS Virtual.Lab， Siemens PLM Software創建了世界上第一個全周期的聲學品質工程環境，從概念開發，通過使用虛擬模型進行設計修改，最后到基于試驗的驗證，同時通過國外各種項目實施積累了大量的工程需要，Siemens PLM Software的研發團隊投入大量的人力物力，不斷的研發創新，提高建模和仿真分析的工作效率。
此次研討會完全基于生動的演示和講解，同時也會介紹真實的用戶案例來幫助聽眾更好的理解內容。相信會進一步拓展工程技術人員建模和仿真分析的思路，更好更快更準確的完成相關工作。
時間：2016年11月18日星期五上午10:00-11:30
主講人：李海龍 LMS Virtual.Lab Acoustic技術工程師
費用：免費
內容安排：
1. LMS Virtual Lab平臺新功能介紹
2. LMS Virtual Lab在進排氣領域的總體解決方案
基于管路聲模態的消聲器傳遞損失計算方法
進氣系統主要解決方案
排氣系統主要解決方案
3. 典型應用案例介紹
快速創建進排氣系統聲學網格；
考慮溫度效應的汽車排氣系統傳遞損失計算
汽車排氣系統殼體輻射噪聲計算
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展開 材料本構模型
材料的本構模型用來描述材料的力學性能，表征材料變形過程中的動態響應，材料本構模型一般表示為流動應力應變、應變率、溫度等參數之間的數學函數關系。在實際切削過程中，工件材料常常處在高溫、大變形和大應變速率的情況下發生彈塑性應變，因此綜合考慮各因素對工件材料硬化應力的影響，應用Johson-cook等向強化模型。
Johnson-Cook本構模型是經驗型本構方程，Von Mises等效應力是等效塑性應變、等效塑性應變率和溫度的函數：
應變率敏感及溫度敏感效應，由于高應變及高應變率會導致材料的絕熱升溫，材料會發生熱軟化會影響本構方程中的等效應力。
由于Johnson-Cook本構方程中m僅與材料的溫度效應相關，則只需在某一固定溫度（一般是室溫）改變撞擊桿速度進行多組材料的SHPB實驗，得到不同
展開 光纖溫度傳感器測試阻抗匹配器內部溫度技術方案
溫度
大多數器件都容易受溫度影響。對于電阻、電感和電容，溫度特性是非常重要的規范參數。溫度效應的考慮，阻抗匹配電路的性能在不同溫度下可能會發生變化，特別是500-700kHz低頻段, 阻抗變化受溫度影響尤其嚴重。因此,需要根據實際應用環境評估和考慮溫度效應對阻抗匹配電路的影響。工采網推薦的加拿大FISO光纖溫度傳感器- FOT-L-SD可以測試阻抗匹配器內部溫度。
FISO的光纖溫度傳感器能夠提供精確、穩定和可重復的溫度測量。這些測量均基于反射光的變化---與發射光對比時--由傳感器內部高度穩定的玻璃的熱膨脹弓|起。光纖的另一個重要優點是使用它可以生產各種小型元件，同時，這些元件材料的實體物理特性不會被平衡。另-方面,光纖的尺寸大小已被優化，這種優化的尺寸可以提供盡可能小的光路。得益于這一優點， 光纖傳感器的尖端頂圓直徑可小達08mm。我司生產的所有溫度傳感器都需要與FISO的對應信號調理器配套使用。
展開 LS-DYNA考慮熱效應的準靜態拉伸仿真 ￥19.98
本例K文件中去除溫度等關鍵字可實現無溫度的準靜態拉伸。
1. 工況
某合金材料以某一速率進行準靜態加載，環境溫度為500攝氏度。試樣網格如圖所示，一端固定，一端進行加載，研究溫度效應對材料的影響。
2. 求解設置
本例子，采用隱式算法，設置*INITIAL_TEMPERATURE、*LOAD_THERMAL，*CONTROL_THERMAL-等關鍵字，實現金屬材料的熱-力耦合求解
3.結果
有效應力云圖：
溫度云圖：常溫算例中，如有僅結構仿真，沒有熱傳導，使試樣中的塑性功90%轉化為溫度。500度算例中，固定端和加載段為剛體材料，不產生熱。
力-位移曲線，從圖中明顯看出溫度的軟化效應。
展開 
Moldex3D模流分析之翹曲變形標簽
考慮溫度差異效應與區域收縮差異分析 (Consider Differential Temperature and Shrinkage Analysis)
勾選翹曲頁簽中的考慮溫度差異效應與區域收縮差異分析(Consider differential temperature and shrinkage analysis)，而完成翹曲分析后，溫度和收縮差異效應的結果會列于翹曲結果項目下。Moldex3D能區分溫度和區域收縮差異效應對位移的影響，但相對來說較適合用于薄件分析。
溫度差異效應位移(Differential temperature effect displacement)：指塑件肉厚的溫度差異造成的收縮，而解決的方法是加強冷卻效率和在公母模間的不平衡。
溫度差異效應位移
區域收縮差異位移(Differential shrinkage displacement)：指塑件平面的體積收縮分布，其結果受到幾何設計的影響較多。
區域收縮差異位移
以下為一平面塑件為例，顯示溫度和區域收縮差異效應結果。
下圖表示(a)總位移 (b)溫度差異效應，和(c)厚度方向的區域收縮差異對位移的影響。這些結果顯示厚度方向位移主要是溫度差異造成。
總位移和厚度方向的位移情況(前視)
下圖表示(a) 總位移 (b) 溫度差異效，和(c)垂直厚度方向的區域收縮差異對位移的影響。這些結果顯示垂直厚度方向的位移情形，如xy-平面位移主要是塑件平面的體積收縮分布造成。差異效應分析可幫助厘清厚度方向的溫度差對翹曲趨勢的影響。
總位移和垂直厚度方向的位移情況(上視)
展開 Johnson-Cook本構模型及材料數據庫的介紹（轉載）
Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則是 Johnson 和 Cook 在上個世紀八十年代提出的，被廣泛應用于沖擊領域，Johnson、Cook 等學者對等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數值模擬與試驗結果對比，標定了 12 種材料的 Johnson-Cook 本構模型的參數；提出了考慮了大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數值模擬的對比進行驗證。
J-C模型已經研究得比較成熟，國內外有諸多文獻發表。其將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，方程形式比較簡單，便于工程應用。J-C模型已內置在很多大型商業有限元軟件如Abaqus中，在材料加工、汽車耐撞性檢驗、高鐵安全性測試、鳥撞飛機模擬等領域中得到了廣泛應用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數和參考信息。但是，數值模擬的預測能力很大程度上依耐于模型參數的準確性，因此必須對材料J-C模型參數進行細致地實驗標定。
方程(1)和(2)右邊三項分別代表加工硬化效應、應變率效應和溫度效應對流動應力或斷裂應變的影響。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均為模型參數。
圖 1 Johnson-Cook模型應用實例
南京智能制造研究院正致力于建設全面的Johnson-Cook材料數據庫，目前已擁有上千種不同牌號的數據，如有需要請聯系洽談。
圖2 Johnson-Cook材料數據示例
展開 Johnson-Cook本構參數的重要性（轉載）
原文鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/09d99b78-ceab-4799-8c88-893e1a77affa
Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則是 Johnson 和 Cook 在上個世紀八十年代提出的，被廣泛應用于沖擊領域，Johnson、Cook 等學者對等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數值模擬與試驗結果對比，標定了 12 種材料的 Johnson-Cook 本構模型的參數；提出了考慮了大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數值模擬的對比進行驗證。
J-C模型已經研究得比較成熟，國內外有諸多文獻發表。其將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，方程形式比較簡單，便于工程應用。J-C模型已內置在很多大型商業有限元軟件如Abaqus中，在材料加工、汽車耐撞性檢驗、高鐵安全性測試、鳥撞飛機模擬等領域中得到了廣泛應用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數和參考信息。但是，數值模擬的預測能力很大程度上依耐于模型參數的準確性，因此必須對材料J-C模型參數進行細致地實驗標定。
方程(1)和(2)右邊三項分別代表加工硬化效應、應變率效應和溫度效應對流動應力或斷裂應變的影響。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均為模型參數。
展開 Johnson-Cook本構在仿真中的應用（轉載）
原文鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/09d99b78-ceab-4799-8c88-893e1a77affa
Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則是 Johnson 和 Cook 在上個世紀八十年代提出的，被廣泛應用于沖擊領域，Johnson、Cook 等學者對等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數值模擬與試驗結果對比，標定了 12 種材料的 Johnson-Cook 本構模型的參數；提出了考慮了大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數值模擬的對比進行驗證。
J-C模型已經研究得比較成熟，國內外有諸多文獻發表。其將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，方程形式比較簡單，便于工程應用。J-C模型已內置在很多大型商業有限元軟件如Abaqus中，在材料加工、汽車耐撞性檢驗、高鐵安全性測試、鳥撞飛機模擬等領域中得到了廣泛應用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數和參考信息。但是，數值模擬的預測能力很大程度上依耐于模型參數的準確性，因此必須對材料J-C模型參數進行細致地實驗標定。
方程(1)和(2)右邊三項分別代表加工硬化效應、應變率效應和溫度效應對流動應力或斷裂應變的影響。式中A、B、C、n、m以及D1- D5均為模型參數。
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