鋼桁架模擬力學(xué)分析的案例
桁架鋼橋節(jié)點(diǎn)分析討論
鋼桁梁整體節(jié)點(diǎn)和拼裝式節(jié)點(diǎn)的綜合應(yīng)用, 具有較好的經(jīng)濟(jì)效益, 因而受到我國(guó)橋梁建設(shè)者的青睞，由于節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)固有的特點(diǎn)(多種構(gòu)造集中在一起、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊縫較多、應(yīng)力分布極不均勻),在我國(guó)的“橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范”中還沒(méi)有細(xì)致的構(gòu)造和計(jì)算規(guī)定,歡迎大家就節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和計(jì)算方面展開(kāi)討論！:) :)
精沖鋼微觀組織對(duì)其力學(xué)性能和精沖性能影響的多尺度模擬研究
為了研究精沖鋼不同微觀組織對(duì)精密沖裁工藝的適應(yīng)性，分別建立基于材料組織的微觀代表性體積單元（RVE）模型和基于子模型法的RVE——宏觀有限元耦合多尺度模型，研究了球化退火后材料基體中滲碳體顆粒不同直徑、體積分?jǐn)?shù)以及碳化物帶分布特征對(duì)拉伸、剪切力學(xué)性能和精沖性能的影響。
精密沖裁工藝是在很小的凸凹模間隙下，利用精沖凸凹模、反頂凸模及V形齒圈的共同作用使沖裁變形區(qū)處于較高的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，材料延遲斷裂的時(shí)間顯著延長(zhǎng)，進(jìn)而獲得高質(zhì)量沖裁斷面。與傳統(tǒng)板料沖裁方法相比，精沖工藝條件更為嚴(yán)苛，對(duì)所用板材的要求也更高。目前，最常用的精沖材料是精沖用低碳鋼板，通常經(jīng)歷熱軋、冷軋、退火處理等工序得到。
代表性體積單元（RVE)常被用于模擬研究具有多相微觀組織的材料性能，如材料的流動(dòng)應(yīng)力曲線、損傷和斷裂特性等力學(xué)性能。將RVE模型作為子模型，并結(jié)合宏觀有限元模擬得到的某單元位移場(chǎng)變化，構(gòu)建宏觀—微觀模型，可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜成形工藝關(guān)鍵位置處不同微觀組織變形行為的模擬。
本文通過(guò)數(shù)值模擬研究了精沖鋼不同的微觀組織對(duì)其力學(xué)性能和精沖性能的影響。首先，針對(duì)球化退火后的滲碳體顆粒直徑、體積分?jǐn)?shù)、分布狀態(tài)以及未退火的珠光體組織，分別建立了不同的RVE模型；其次，對(duì)不同微觀組織模型施加拉伸、剪切邊界條件進(jìn)行數(shù)值模擬研究；再次，基于子模型法，在精沖試驗(yàn)宏觀有限元模型中提取剪切變形區(qū)中心位置單元的位移歷史作為RVE模型的邊界條件，構(gòu)建宏觀—微觀模型以探究不同微觀組織對(duì)精沖性能的影響；最后，通過(guò)對(duì)比分析模擬所得的子模型單元失效情況與實(shí)際精沖試樣的掃描電鏡（SEM)觀察結(jié)果，驗(yàn)證模擬的準(zhǔn)確性。
精沖鋼的微觀組織
精沖工藝相同時(shí)，精沖材料的性能很大程度上決定了精沖質(zhì)量。如前所述，精沖用低碳鋼板因原材料、軋制工藝、退火工藝等的差異，導(dǎo)致材料的微觀組織及性能也會(huì)存在差異。
展開(kāi) 工字鋼懸臂梁靜力學(xué)分析實(shí)例
在分析中，工字鋼懸臂梁的分析分為桿件有限元和固體有限元兩部分進(jìn)行分析，并且在固體有限元分析中分別對(duì)域約束和對(duì)邊進(jìn)行約束，對(duì)比兩者節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力云圖和節(jié)點(diǎn)位移圖說(shuō)明了再添加約束時(shí)，對(duì)域進(jìn)行約束和對(duì)邊進(jìn)行約束是不一樣的。
PS:只做了線性分析。沒(méi)有做非線性部分。因此在ANSYS中分析完后繪制的曲線只有一段，不是三折線。還有加載機(jī)制理解上有問(wèn)題，不是很清楚分步加載。
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工字鋼懸臂梁靜力學(xué)分析實(shí)例.rar
展開(kāi) 結(jié)構(gòu)力學(xué)分析（靜力、動(dòng)力、疲勞）、多體系統(tǒng)仿真、鑄造/成型過(guò)程模擬算法分析，及工作站硬件配置推薦
結(jié)構(gòu)力學(xué)分析（靜力/動(dòng)力/疲勞）、多體系統(tǒng)仿真（MBD）、鑄造/成型過(guò)程模擬是一個(gè)非常經(jīng)典且覆蓋面廣的工業(yè)仿真問(wèn)題，涵蓋了機(jī)械、材料和制造工程的核心領(lǐng)域。作為UltraLAB圖形工作站的廠商，深入理解這些算法的計(jì)算特性，是為客戶提供精準(zhǔn)、高效硬件配置方案的基礎(chǔ)。
我將為您逐一解析這三大仿真領(lǐng)域。
核心結(jié)論速覽表
仿真領(lǐng)域
核心算法/方法
計(jì)算特點(diǎn)
主要計(jì)算平臺(tái)
備注
結(jié)構(gòu)力學(xué)分析
隱式/顯式有限元法
隱式: 求解大型稀疏矩陣; 顯式: 瞬態(tài)、高度并行
隱式: CPU多核為主;顯式: GPU >> CPU多核
疲勞分析基于隱式結(jié)果，動(dòng)力分析兩者皆有。
多體系統(tǒng)仿真
常微分方程組數(shù)值求解
順序性強(qiáng)、規(guī)模相對(duì)較小、對(duì)CPU頻率敏感
CPU多核為主，CPU單核為輔
對(duì)CPU主頻要求高，GPU加速應(yīng)用較少。
鑄造/成型模擬
CFD + 隱式有限元法 (耦合)
多物理場(chǎng)耦合、計(jì)算密度極高、非線性強(qiáng)
CPU多核 + GPU (雙核心)
CFD(流動(dòng))部分GPU加速效果顯著，F(xiàn)EM(凝固/應(yīng)力)部分依賴CPU。
展開(kāi) 
某鋼廠增壓風(fēng)機(jī)與煙囪間存在氣動(dòng)噪音，通過(guò)模擬分析并增加均流裝置消除氣動(dòng)噪音 ￥20
1、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
某鋼廠增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在風(fēng)機(jī)與煙囪之間存在明顯的低頻噪聲，可能是由于連接管道中存在局部高速氣流而產(chǎn)生的氣動(dòng)噪音（主要有湍流噪音，旋轉(zhuǎn)噪音，渦流脫落噪音，激波噪音，二次流與分離流噪音），其中本次噪音我們考慮主要以湍流噪音，旋轉(zhuǎn)噪音，渦流脫落噪音為主，現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)及管道做CFD模擬，研究風(fēng)機(jī)葉片后的流場(chǎng)分布，以期找到氣動(dòng)噪聲的的產(chǎn)生原因并加以解決。
2、 三維模型
三維模型
3、 計(jì)算參數(shù)及邊界條件
進(jìn)口設(shè)置為速度進(jìn)口（velocity-inlet），按95℃工況下最大風(fēng)量換算進(jìn)口平均速度33.13m/s，出口為壓力出口（pressure-outlet），出口壓力設(shè)置為0Pa，固壁面均設(shè)置為無(wú)滑移壁面。
風(fēng)機(jī)葉輪區(qū)域設(shè)置為旋轉(zhuǎn)域，轉(zhuǎn)速為995rpm，沿氣流方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)域模型采用MRF，旋轉(zhuǎn)域與靜止域之間以Domain Interface連接，以保證數(shù)據(jù)的傳遞。
風(fēng)機(jī)葉輪后部流場(chǎng)的監(jiān)測(cè)面如下圖所示：
監(jiān)測(cè)面位置示意
4、 計(jì)算結(jié)果及分析
4.1原始狀態(tài)
原始狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)后部流場(chǎng)的模擬狀態(tài)如下：
速度流線圖
切面三速度云圖及速度矢量
根據(jù)速度流線圖及切面三速度云圖及矢量，可以看出經(jīng)過(guò)增壓風(fēng)機(jī)后氣流偏向連接煙道的一側(cè)，最大風(fēng)速達(dá)到約100m/s，同時(shí)在煙囪內(nèi)形成旋渦。
切面一速度云圖及速度矢量
切面二速度云圖
根據(jù)切面一速度云圖及矢量和切面二速度云圖，可以看出經(jīng)過(guò)增壓風(fēng)機(jī)后氣流偏向連接煙道的一側(cè)及底部，進(jìn)入煙囪前的局部最大風(fēng)速達(dá)到約89.1m/s，可能因?yàn)榫植扛唢L(fēng)速帶動(dòng)低速氣流形成氣流脈動(dòng)，引發(fā)噪聲。
4.2添加導(dǎo)流
展開(kāi) 某鋼廠雙列式金屬濾袋除塵器系統(tǒng)工藝管路阻力及流場(chǎng)模擬分析 ￥20
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介</strong></p><p>某鋼廠雙列式金屬濾袋除塵器，除塵器前端管道布置路線復(fù)雜且彎頭較多，可能造成運(yùn)行阻力較大；進(jìn)氣方式為灰斗進(jìn)氣，且進(jìn)口管道處有彎頭，可能會(huì)對(duì)袋室內(nèi)煙氣流場(chǎng)均勻性產(chǎn)生不利影響；為保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，需通過(guò)CFD對(duì)袋除塵器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，并添加合適的導(dǎo)流板，以確保濾袋底部間隙風(fēng)速、濾袋表面風(fēng)速、灰斗壁面溫度以及阻力均能滿足運(yùn)行要求。
展開(kāi) 【經(jīng)典案例欣賞27】PEC部分鋼-混凝土組合梁純彎滯回模擬分析
項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、PEC梁快速建模方法；
2、鋼系桿的簡(jiǎn)化設(shè)置；
3、滯回模擬通法。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
