多孔固體結(jié)構(gòu)
關(guān)注創(chuàng)建者：知識(shí)熱點(diǎn) 創(chuàng)建時(shí)間：2022-05-09
多孔固體結(jié)構(gòu)的視頻教程
Abaqus三維多孔結(jié)構(gòu)模型
Abaqus基于優(yōu)化后的四參數(shù)隨機(jī)生長(zhǎng)模型建立二維、三維及多維的多孔材料模型，采用網(wǎng)格映射、單元部件方案展示多孔結(jié)構(gòu)。
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ABAQUS案例-炸藥與固體結(jié)構(gòu)的爆炸作用分析
本課程詳細(xì)講解了在ABAQUS中炸藥模型的建立及炸藥爆炸對(duì)固體結(jié)構(gòu)的作用分析。本課程雖然分析的是一個(gè)鋼制框架結(jié)構(gòu)在炸藥爆炸下的響應(yīng)，但是采用本課程的方法，通過更改材料屬性及結(jié)構(gòu)形式，可以應(yīng)用到例如巖土工程中或建筑工程中的爆破分析。
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多孔固體結(jié)構(gòu)的實(shí)例教程
綜上所述，研究團(tuán)隊(duì)通過研究多節(jié)海星的生物礦化骨骼，發(fā)現(xiàn)了一種天然陶瓷的雙尺度微晶格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有原子級(jí)方解石（即碳酸鈣的穩(wěn)定形態(tài)）和微米級(jí)金剛石三重周期性最小表面（金剛石-TPMS）幾何形狀，以及晶格級(jí)結(jié)構(gòu)梯度和原子級(jí)位錯(cuò)缺陷。這種獨(dú)特的雙尺度微晶格提供了多種有效策略包括晶體共取向、晶格幾何梯度和通過微晶格位錯(cuò)抑制解理斷裂，來實(shí)現(xiàn)高剛度、強(qiáng)度和損傷容限。該工作為開發(fā)高性能輕質(zhì)且高強(qiáng)度的陶瓷復(fù)合材料帶來了曙光。
下載地址：多孔固體結(jié)構(gòu)與性能第2版
插件介紹
CAD多孔結(jié)構(gòu)3D QSGS插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成三維多孔結(jié)構(gòu)模型，可用于數(shù)字巖心、多孔介質(zhì)、多孔結(jié)構(gòu)等方面的建模及模擬。
插件可指定模型的長(zhǎng)度、寬度、高度，可構(gòu)建任意幾何尺寸三維幾何模型。
多孔結(jié)構(gòu)建模基于四參數(shù)隨機(jī)生長(zhǎng)（QSGS）原理。
（1）在二維空間中按照一定分布概率隨機(jī)布置孔隙，此分布概率須小于設(shè)置的孔隙率；
（2）在二維空間中，按照一定生長(zhǎng)概率，令分布的孔隙單元向相鄰點(diǎn)生長(zhǎng)。
（3）重復(fù)上述步驟，直到生長(zhǎng)相達(dá)到設(shè)定孔隙率時(shí)，停止生長(zhǎng)，即QSGS 重構(gòu)多孔介質(zhì)模型完成。
其構(gòu)建過程可參考以下流程。
插件在四參數(shù)隨機(jī)生長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行算法改進(jìn)，使得孔隙結(jié)構(gòu)分布更為集中，減少離散孔隙的存在，同時(shí)可采用CAD軟件將孔隙邊緣處理的更為平滑。
插件生成的幾何模型為通用的CAD格式，支持如COMSOL、ANSYS、Abaqus、Fluent等主流有限元軟件。
說明提醒
插件適用于AutoCAD2010~2024及以上版本。插件需要注冊(cè)，注冊(cè)后可永久使用，版本更新不影響注冊(cè)狀態(tài)，注冊(cè)請(qǐng)聯(lián)系QQ：1135122921。
樣圖下載
CAD三維多孔結(jié)構(gòu)QSGS樣圖.rar
展開 來自重慶大學(xué)等單位的研究人員合成了一種具有多異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面和三維多孔結(jié)構(gòu)的電催化劑，闡明了結(jié)合多特征和密度泛函計(jì)算的電催化活性增強(qiáng)機(jī)理。特別是，所制備的Co2P/N@Ti3C2Tx@NF(下文表示為CPN@TC)表現(xiàn)出15毫伏的超低過電位，以達(dá)到10mA·cm-2的電流密度，并且具有長(zhǎng)期耐久性。另一方面，這種催化劑在1 m KOH中具有30mV·dec-1的小Tafel斜率，這甚至優(yōu)于貴金屬催化劑。出色的HER活性歸因于吸附H2O和氫的多異質(zhì)界面、電子傳輸?shù)母唠妼?dǎo)率以及設(shè)計(jì)良好的離子和氣體快速傳輸結(jié)構(gòu)。因此，有理由認(rèn)為CPN@TC的合成策略可以擴(kuò)展到過渡金屬基磷化物的制備，以提高催化性能。相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Functional Materials。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202102576
總的來說，通過兩步電沉積和隨后的氮化工藝，在MXene(Ti3C2Tx)改性的NF表面成功地制備了具有多異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面的CPN@TC。經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的CPN@TC可以用于吸附H2O和H*的多個(gè)異質(zhì)界面、電子傳輸?shù)腇NE導(dǎo)電性以及用于離子和氣體快速傳輸?shù)慕橘|(zhì)。另一方面，該催化劑在1m KOH中表現(xiàn)出驚人的性能，在10 mA cm-2時(shí)的過電位僅為15 mV，并且長(zhǎng)期穩(wěn)定。另外，通過密度泛函理論計(jì)算進(jìn)一步優(yōu)化了水解離和氫吸附過程。有理由相信，該合成策略有可能成為高性能水堿電催化劑磷化物研究開發(fā)的一條潛在途徑。（文：SSC）
圖1|a)催化劑合成策略示意圖。
展開 連接固體熱結(jié)構(gòu)耦合分析
1.1. 導(dǎo)入計(jì)算模型
啟動(dòng)一個(gè)新的Workbench項(xiàng)目，并將單位設(shè)置為公制(Kg, m…)。 將Coupled Field Static分析拖放到項(xiàng)目頁(yè)面。右鍵單擊幾何任務(wù)并導(dǎo)入Couple-field文件從相應(yīng)的輸入文件夾。
保存項(xiàng)目，雙擊Model格打開Mechanical。
1.2. 定義材料參數(shù)
結(jié)構(gòu)鋼采用默認(rèn)參數(shù)：
1.3. 網(wǎng)格劃分
使用表面過濾器選擇，創(chuàng)建兩個(gè)命名的選擇:' bot '和' top '到下面的表面，隱藏第一個(gè)物體并創(chuàng)建命名的選區(qū)' cbot '到下面的表面。顯示所有體，隱藏第二個(gè)體。在下面的表面創(chuàng)建命名為“ctop”的選區(qū)。
ANSYS會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建模型與模型之間的接觸關(guān)系為綁定，本案例接觸關(guān)系均為綁定。執(zhí)行網(wǎng)格自動(dòng)化分，點(diǎn)擊Mesh并右鍵選擇General Mesh，即可完成網(wǎng)格劃分，提高網(wǎng)格劃分質(zhì)量也可以通過調(diào)整網(wǎng)格尺寸進(jìn)行修改。
1.4. 邊界條件設(shè)置
選擇Coupled Field Static，并將兩個(gè)固定支持和范圍插入到命名的選擇：top和bot。
選擇Coupled Field Static并插入2個(gè)溫度：
1.5. 熱結(jié)構(gòu)耦合處理
檢查分析設(shè)置，確認(rèn)“大變形”設(shè)置為“開”。 求解模型并驗(yàn)證結(jié)果:總變形，Von Mises應(yīng)力，溫度場(chǎng)。
插入一個(gè)接觸工具并查看壓力結(jié)果。
拖放任何固定支持到“Solution”分支獲得“Force Reaction”。
在“Solution”分支中拖放兩個(gè)溫度邊界條件。
展開 多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對(duì)于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。
多孔結(jié)構(gòu)幾何模型采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件隨機(jī)生成png格式的圖片。
通過CAD圖像導(dǎo)入插件將模型導(dǎo)入到AutoCAD內(nèi)建立多孔結(jié)構(gòu)草圖，并另存為dxf格式文件。
將多孔結(jié)構(gòu)草圖模型導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，建立孔隙部件。
在COMSOL內(nèi)新建與原模型尺寸一致的矩形，并通過布爾操作和分割中的差集建立多孔結(jié)構(gòu)部件。
再次導(dǎo)入原孔隙模型，并構(gòu)建聯(lián)合體。將孔隙部分材料屬性設(shè)置為空氣，完成多孔結(jié)構(gòu)兩相材料模型構(gòu)建。
添加固體傳熱瞬態(tài)研究，模型左側(cè)設(shè)置熱源，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
進(jìn)行計(jì)算查看多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬結(jié)果
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多孔固體結(jié)構(gòu)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
多孔固體結(jié)構(gòu)的最新內(nèi)容
多孔球結(jié)構(gòu)在催化、吸附及能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。通過對(duì)多孔球的建模可實(shí)現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)調(diào)控，揭示傳質(zhì)-反應(yīng)耦合機(jī)制，優(yōu)化材料性能。仿真可預(yù)測(cè)流體動(dòng)力學(xué)行為及反應(yīng)效率，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)，推動(dòng)多孔材料在環(huán)境、能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多孔球結(jié)構(gòu)模型。
多孔球體結(jié)構(gòu)模型采用CAD三維Voronoi劃分插件參數(shù)化建模生成
ABAQUS多孔結(jié)構(gòu)建模2D7個(gè)月前
ABAQUS二維隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)建模，可有效表征孔隙隨機(jī)分布與連通特性，結(jié)合有限元方法精確模擬在復(fù)雜載荷下的力學(xué)響應(yīng)與損傷演化過程，或進(jìn)行孔隙區(qū)域內(nèi)的流體模擬滲流分析。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立隨機(jī)分布的多孔結(jié)構(gòu)二維模型。
多孔結(jié)構(gòu)模型采用單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件參數(shù)化生成，模型為png格式的圖片文件。
功能梯度多孔材料（FGM）通過梯度調(diào)控孔隙率，實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能的連續(xù)分布，其彈性模量、強(qiáng)度等呈均勻變化。通過建立梯度多孔結(jié)構(gòu)有限元模型，解析梯度參數(shù)對(duì)應(yīng)力場(chǎng)及失效機(jī)制的影響，突破傳統(tǒng)試驗(yàn)限制，優(yōu)化設(shè)計(jì)。該研究對(duì)航空熱防護(hù)及生物醫(yī)用仿生植入體等功能化結(jié)構(gòu)具有重要價(jià)值。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維梯度功能材料多孔結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)梯度結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行軸心受壓力學(xué)仿真模擬。
三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動(dòng)路徑，提升能源存儲(chǔ)與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質(zhì)FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD
多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對(duì)于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。
多孔結(jié)構(gòu)幾何模型采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件隨機(jī)生成png格式的圖片
在鋰離子電池研究中，利用COMSOL進(jìn)行多孔顆粒夾雜電流計(jì)算模擬多孔顆粒中的電流分布情況，可以深入了解材料內(nèi)部的電傳輸機(jī)制。這對(duì)于設(shè)計(jì)高性能電池、超級(jí)電容器等能量存儲(chǔ)設(shè)備至關(guān)重要。本案例中建立球形多孔結(jié)構(gòu)（或顆粒夾雜）模型，并通過COMSOL研究在包含非導(dǎo)電顆粒夾雜的電解質(zhì)中電流分布情況。
多孔/顆粒夾雜結(jié)構(gòu)采用CAD球體密堆積3D插件
泡沫金屬，亦稱多孔金屬，涵蓋了如泡沫鋁、泡沫鎳及泡沫鈦等多種類型，是一種具備三維連通孔隙結(jié)構(gòu)的先進(jìn)工程材料。該材料融合了金屬與泡沫材料的特性優(yōu)勢(shì)，形成了獨(dú)特的物理和力學(xué)性能，因而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。本案例旨在描述如何在COMSOL軟件中構(gòu)建具有連通孔隙結(jié)構(gòu)特征的三維泡沫金屬模型。
泡沫金屬的建模可通過CAD球體密堆積3D插件V2.0版本實(shí)現(xiàn)，其中為確保生成模型中孔隙的連通性
泡沫金屬，又稱為多孔金屬，常見的類型有泡沫鋁、泡沫鎳、泡沫鈦等，是一種具有三維連通孔隙結(jié)構(gòu)的新型工程材料。它結(jié)合了金屬和泡沫材料的優(yōu)點(diǎn)，擁有獨(dú)特的物理、力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立具備連通孔隙結(jié)構(gòu)的三維泡沫金屬結(jié)構(gòu)模型。
泡沫金屬通過CAD球體密堆積3D插件V2.0版本建立，其中的球體最小間距參數(shù)應(yīng)設(shè)置為負(fù)數(shù)，以確保生成的模型中的孔隙具備連通性
多孔結(jié)構(gòu)由于其復(fù)雜的幾何形態(tài)和分布特性，使得其力學(xué)行為難以用傳統(tǒng)方法精確描述。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立單連通域多孔結(jié)構(gòu)模型，并研究其復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變分布以及變形模式。
本案例中多孔結(jié)構(gòu)模型采用AbyssFish單連通域周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件V1.0隨機(jī)生成，模型也可采用照片或掃描圖。
采用
多孔結(jié)構(gòu)由孔隙及固相所組成，在建筑結(jié)構(gòu)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，多孔材料的力學(xué)性能對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景至關(guān)重要。本案例采用CAD隨機(jī)球體插件專業(yè)版建立三維多孔結(jié)構(gòu)圓柱體模型，并將模型導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)進(jìn)行力學(xué)模擬，分析多孔材料在軸向壓力作用下的破壞特征。
首先采用CAD隨機(jī)球體插件專業(yè)版V1.3在AutoCAD內(nèi)建立多孔結(jié)構(gòu)三維模型，插件可設(shè)置孔隙是否穿過模型的邊界
