非線性仿真的案例
極地船舶冰區結構非線性仿真分析關鍵技術
在公司ARC7破冰凝析油船自主研發設計方面，通過鉆研理論和實踐，經過上百次的仿真計算、數據分析對比，貨船所船體室掌握了冰區結構塑性極限承載力非線性仿真分析、基于變形能法對船與冰山撞擊結構失效仿真分析等非線性仿真關鍵技術。
01
冰區結構塑性極限承載力
非線性仿真分析
在極端冰情下，船體結構將保留一定的塑性變形，目前缺乏極地船舶結構發生塑性變形后的結構強度評估規范。本技術采用船體結構鋼材非線性彈塑性和冰載荷作用非線性仿真分析，評估船體結構在極限載荷下的變形及極限承載能力，得出在冰載荷作用下結構超過彈性階段進入塑性階段后的船體結構的各重要物理性能指標。
冰區結構塑性極限承載力非線性仿真分析
02
基于變形能法對船與冰山撞擊
結構失效仿真分析
船與冰山碰撞過程中結構損傷仿真
本技術是通過對船舶多個位置不同方向與冰山動態碰撞模擬，分析結構變形或損傷、船體構件的能量吸收，實時計算碰撞的結構變形或破損位置、應力應變、安全航速等一系列耐撞性指標。以上物理指標的為極地船舶艙室布置、結構設計提供依據，并避免船舶在極地航行過程中與冰山撞擊時發生破損。
展開 直播預告 | 非線性在汽車結構仿真中的典型應用
精彩直播預告
汽車CAE仿真是利用計算機軟件對汽車整車或零部件進行數字化虛擬建模和模擬測試的技術。通過構建高精度的數字化模型，工程師可以在虛擬環境中評估汽車性能、檢測設計缺陷、優化部件結構等，從而大幅縮短實體樣機制造和測試的時間。其中，涉及到汽車結構的仿真分析工況復雜，常常關系到材料、邊界條件和幾何特性的變化。
在汽車結構仿真分析中，有一些特殊場景需要用到非線性有限元分析，對車身、底盤等結構件進行靜力學、動力學、振動等模擬，從而優化設計，確保結構安全性。
本期海克斯康直播講堂請到了我們結構仿真高級工程師陳建中為我們簡要介紹汽車結構分析中需要采用非線性仿真的場景，以及如何提升這些非線性仿真的精度和效率，趕快報名吧！
12月13日 14:00
▲ 掃碼參與報名
立即預定
直播內容聚焦
?? 汽車CAE仿真的主要應用領域和優勢
?? 汽車結構分析中用到非線性仿真的場景
?? 如何在這些場景中提高仿真精度和效率
陳建中
海克斯康結構仿真高級工程師
海克斯康結構仿真高級工程師，具有多年的整車工程仿真應用經驗。在高度非線性、強度耐久、及NVH舒適性分析方面有多年豐富的工程和咨詢項目經驗。
展開 直播｜面向汽車內外飾的塑料-橡膠非線性仿真解決方案
塑料和橡膠的材料特性通常會體現出一些非線性特性，如橡膠所體現的超彈性以及塑料所體現出的粘彈性特點。這些非線性的特征對于前期仿真來說往往是比較難的，如何準確的對材料在不同工況下的性能進行準確仿真，以及如何準確的標定材料參數，這對于確保仿真的精度是十分重要的。
直播內容
達索系統SIMULIA提供完整的塑料和橡膠件仿真解決方案。其中SIMULIA Abaqus作為非線性仿真的權威軟件，提供針對塑料和橡膠仿真全方位支持，包括豐富的材料本構模型、非線性求解技術、優秀的前后處理等。同時SIMULIA也提供其他多物理場仿真軟件，能夠實現與Abaqus軟件的聯合仿真。例如結合Isight用于橡膠非線性材料參數標定、塑料件、橡膠件性能優化等工作。這對于確保前期產品設計滿足性能要求是非常重要的。
本次講座將分享SIMULIA Abaqus及相關產品在汽車內外飾塑料件、橡膠非線性仿真的應用和案例。
直播時間
時間：2022年7月22日 14:00-15:00
講師介紹
行業專家 艾國慶
達索系統SIMULIA交通與運輸
行業高級經理
報名方式
點擊鏈接 報名直播
https://3ds.tbh5.com/SIMULIA/EventDetail.aspx?
展開 直播預告 | 復合材料高級非線性分析仿真應用案例
海克斯康工業軟件為此推出了針對復合材料結構分析的解決方案，通過多尺度復合材料分析平臺Digimat和高級非線性CAE分析工具Marc聯合使用，可實現部分復合材料結構的高級分析功能，典型的包括：復合材料結構熱濕性能分析、復合材料結構固化分析、熱塑復合材料結構分析、復合材料疲勞分析等功能。
本期海克斯康直播講堂請到了非線性CAE仿真專家宋老師和復合材料仿真專家龔老師強強聯手合作，帶來復合材料高級非線性分析仿真應用案例主題直播，從Marc和Digimat的功能模塊出發，到兩者如何聯合仿真以進行復合材料結構高級分析的實際工程應用案例，為您帶來一種全新的復合材料結構分析方法。敬請關注！
10月24日 14:00
▲ 掃碼參與報名
立即預定
直播內容聚焦
?? 考慮工藝接口的復合材料結構多尺度分析
?? Digimat & Marc 復合材料高級分析應用案例展示
復合材料結構熱濕結構性能分析
復合材料固化分析
復合材料結構疲勞分析
龔慧靈
海克斯康復合材料仿真專家
畢業于西北工業大學復合材料專業，負責Digimat大中華區的技術支持及項目實施。在航空復合材料結構、汽車輕量化結構分析領域工程經驗豐富，支持&參與的項目涵蓋：航空復合材料結構失效分析、CFRP結構固化回彈評估、SFRP部件沖擊失效及NVH分析等。
宋金松
海克斯康非線性CAE仿真專家
2014年加入海克斯康，從事非線性軟件Marc技術支持，具有20多年的CAE仿真工作經驗。
展開 
【有限元】案例講解結構非線性仿真不收斂解決技巧
【有限元】案例講解結構非線性仿真不收斂解決技巧
主要通過分析一個揚聲器Kms(x)仿真不收斂的解決案例，來討論下有限元非線性計算時應該注意的事項，以及非線性計算時求解器設置。供各位參考。
昨天一個朋友用comsol分析一款支片（彈波）的Kms（x）時，用最大位移5mm計算時，收到一個錯誤提示：“達到最大牛頓迭代次數”。只能計算到2mm。我花了點時間幫助他解決了一下。就以此為案例，解剖下麻雀。
Comsol復雜模型的默認網格劃分/默認求解能力和非線性的計算能力相比較與其他軟件如Ansys或者ABAQUS是存在一定差距的，所以網格和求解器在求解復雜非線性模型時需要根據有限元計算理論進行一定的手動調整。
首先介紹下，Kms(x)的仿真分析大致有兩種思路：1.給定一個力，然后計算位移，力/位移就是Kms。2.給定一個位移，然后計算其他剛性部件的反作用力，力/位移就是Kms。這兩種思路對應的有限元軟件內部算法也略有差異，不過一般使用專業軟件不需要考慮那么深。
以下討論的解決技巧不局限于comsol,對其他軟件進行非線性仿真時出現不收斂也是適用的。
我的解決思路是這樣的：
1. 檢查結果。支片在2mm時顯然未拉伸至最大，所以不是因為變形過大造成不收斂。
2. 檢查求解記錄。通過查看求解器的收斂曲線，發現未相對誤差經過25次迭代之后未達到0.001，從而顯示不收斂。
3. 檢查參數。這個案例用的是給定一個位移，然后計算反作用力的方法。Comsol采用參數化掃描時，需要避開位移0點，否則Kms計算會出錯。所以位移設置修改為從-5.01mm計算到5mm。
4. 檢查物理場邊界/載荷設置。
展開 Marc高級非線性有限元分析-高反熱機耦合仿真解決方案
精彩直播預告
熱機耦合是仿真技術中復雜的類型，精確的模擬熱環境條件下結構材料、變形、接觸等變化的非線性條件是一個難點，引用Marc完全的熱機耦合技術，簡易流程化的結構，熱設置方法，便捷的實現熱機耦合前處理定義。本次直播不止有硬核知識，更有「工業級案例」實戰放送！
本期直播講堂請到了非線性CAE仿真專家宋金松老師將深入解析Marc在熱機耦合仿真中的關鍵技術，從熱機耦合基本流程、設置定義、工程案例講解等來介紹。干貨滿滿，趕快報名吧！
3月20日 14:00 ▲ 點擊參與報名
直播內容聚焦
熱、熱機耦合的仿真流程
穩態、瞬態熱分析方法對流換熱和輻射的定義
接觸傳熱的定義方法
掌握在兩個常用單位制下的參數轉換
熱工藝仿真實現
電-磁-熱-結構仿真案例
感應熱焊接
熱分析邊界（溫度）
齒輪熱處理
鋰電池殼體焊接殘余應力分布
金屬多層結構的熱分析
感應熱焊接
直播嘉賓：
宋金松
海克斯康非線性CAE仿真專家
從事非線性軟件Marc技術支持，具有20多年的CAE仿真工作經驗。能夠針對客戶的需求能提供有效、合理、針對性的技術方案支持，為客戶解決實際應用問題。
展開 非線性磁鐵仿真參數定義
非線性磁鐵仿真參數定義
在磁場仿真中，對于線性磁鐵的定義比較簡單。輸入剩余磁通密度Br，矯頑力Hc，相對磁導率μr這三個參數的其中2個即可。在揚聲器使用來說，釹鐵硼磁鐵可以認為是線性磁鐵，即退磁曲線線性，相對磁導率μr恒定。 可以自行對照自己使用的磁路仿真軟件來設置。
對于非線性磁鐵，其退磁曲線非線性，相對磁導率μr不恒定，需要通過退磁曲線來定義。當然線性磁鐵也可以通過退磁曲線來定義。對揚聲器來說，非線性磁鐵主要是鐵氧體。
Ansys workbench中定義線性磁鐵，通過矯頑力Hc和剩余磁通密度Br
Ansys workbench中定義非線性磁鐵，通過退磁曲線
Femm中也是可以通過退磁曲線來定義的
更不用說專業的磁場仿真軟件Ansoft Maxwell之類的軟件了，各種類型的參數模型輸入均可。
在個人使用過的磁場仿真軟件中，唯有Comsol比較奇葩。只能通過相對磁導率μr，和剩余磁通密度Br來定義磁鐵參數。 一般會指定一個相對磁導率μr來進行計算。
不用退磁曲線來定義非線性磁鐵計算應該會有所偏差。 同樣的剩余磁通密度，矯頑力越大，對整個揚聲器的Bl值是略有提升的。
當然也有可能是我不熟悉Comsol中的真正用法，歡迎指正。
展開 研討會：Samcef Mecano柔性體非線性機構動力學仿真
2013年10月18日（周五）上午10:00舉辦“Samcef Mecano柔性體非線性機構動力學仿真”網絡研討會。
Samcef Mecano是用以解決非線性結構和機構動力學問題的分析軟件。Samcef Mecano采用獨特的MOTION IN FEA方法，基于非線性有限元理論模擬柔性多體動力學系統，將機構的動力學仿真與結構非線性有限元分析無縫集成，可以在同一求解器內實現非線性剛柔耦合問題的有效求解，同時Samcef Mecano還可以聯合控制，實現機電一體化仿真。
目前，機械系統的動力學仿真分析方面主要有兩類分析軟件，一類是以結構強度為主要分析對象的有限元分析軟件；另一類是以機構運動為主要研究對象的多體動力學軟件，這些軟件的共同特點是擅長解決純柔性體或者純剛性體模型的動力學問題，無法或者很難處理非線性剛柔耦合的動力學問題。例如，傳統多體動力學軟件在進行剛柔耦合分析時，往往需要借助其它有限元軟件計算結構部件的模態信息，獲取一個結果文件再傳遞到多體動力學模型當中去，這個過程非常繁瑣，而且很難考慮諸多結構非線性因素（如材料非線性、接觸摩擦等邊界條件非線性）以及熱等因素的影響。而傳統的有限元軟件則在實現如大旋轉等復雜機構運動方面存在明顯不足。
Samcef Mecano包含非線性有限元求解器、高效的接觸算法、豐富的剛性及柔性連接運動副和用于機電一體控制仿真的數據接口，可以在同一模型中同時包含非線性有限元、接觸、摩擦、熱、機構運動和控制，充分考慮各種柔性和非線性因素，最真實的模擬機械結構的動力學行為，獲取更加精確的動態載荷和動態應力，實現柔性體非線性機構動力學仿真。
具體見附件。
LMS samtech 網絡研討會.pdf
展開 燃料電池轎車動力傳動系統非線性動態特性仿真分析
分享燃料電池轎車動力傳動系統非線性動態特性仿真分析
NX 超彈性材料的大變形非線性分析
NX 高級非線性分析
NX高級非線性集成了強大的非線性解算器ADINA，能夠處理大量具有挑戰性的非線性仿真，這些仿真涉及面對面接觸、大變形、大應變和非線性材料。可使用的材料模型有：彈性各向同性、彈性正交、復合、密封材料、彈塑性、超彈性、溫度依賴、非線性彈性和彈性蠕變。解決方案功能包括：靜態解決方案、動態解決方案、蠕變分析、負荷位移控制、自動時間步長。曲面接觸功能包括：單面和雙面、自接觸、全接觸、摩擦模型、偏移、剛性和柔性接觸曲面。包括了隱式解算器解決方案（SOL 601）和顯式解算器解決方案（SOL 701）。
本例使用解算序列：601，106
下壓500mm，以下是結果動畫。
該題目保證收斂性應注意：網格劃分控制，可適當進行切分，材料參數中的屈曲模量需根據理論手冊中的計算設置。可能產生接觸的位置都定義接觸對（注意自接觸）。接觸穿深的設置會直接影響變形形狀和收斂性。
豎向剛度曲線：
展開 汽車主減速器非線性振動特性仿真
研究了汽車主減速器主傳動齒輪的振動特性,考慮汽車主減速器傳動中的齒側間隙、時變嚙合剛度、嚙合沖擊等非線性因素,建立變參數、彎扭耦合的8自由度非線性動力學模型,分析了主減速器周期、擬周期、混沌等3種典型振動形態,并對不同參數對系統非線性動態響應特性的影響及系統參數與關聯維數、最大Lyapunov指數等非線性特征量之間的關系進行了仿真研究.結果表明,激勵頻率、剛度比、阻尼比等參數的變化對主減速器振動形態的影響形式有一定的規律性,非線性特征量對于主減速器振動特性具有足夠的敏感度,能夠表征主減速器的不同振動形態,并通過對實測3類主減速器振動信號的分析進一步驗證了該結論
汽車主減速器非線性振動特性仿真.pdf
展開 
BL(x)非線性對直流偏移的影響
不同電壓激勵下，上下位移分布
不同電壓激勵下，直流偏移
02
—
原因分析
按常規理論來說，直流偏移主要來源于BL(x)，Kms(x)，Le(x)的上下非對稱性。
所以檢查非線性參數曲線。發現對稱性還不錯。
BL(x)
Kms(x)
Le(x)
所以，用我自己開發的揚聲器非線性仿真工具做了下研究。
揚聲器系統低頻諧波失真仿真 V1.0發布
導入Klippel LSI測試結果。
確實復現到了Klippel DIS的實測結果。
直流偏移的最大點在約2倍Fs附近。一般來說這個頻率點附近的直流偏移和BL(x)關系比較大。
在仿真工具中，將BL(x)假設為完全線性。發現直流偏移減小很多。
所以最終可以確定是BL(x)的非線性造成的直流偏移異常。
展開 揚聲器的非線性失真模擬
前者是由于換能器的非對稱非線性，而后者是由于對稱非線性。事實上，含偶數階諧波的聲音被公認為“甜蜜”又“溫暖”的聲音。八倍基頻。含奇數階諧波的聲音則“刺耳”又“粗糲”。這是吉他失真效果器所追求的效果，但不適合揚聲器。當然，重要的不只是諧波本身的存在，而是它們在輸出信號中的水平。
當輸入信號包含多個頻率分量時，將發生另一種有趣的效應——互調。對應的輸出信號彼此相互作用，產生了輸入信號中不存在的頻率分量。實際上，如果將諸如 （其中 ）的雙頻正弦波應用于輸入，系統非線性可導致較高頻率分量被較低的頻率分量調制。也就是說，、 等頻率將出現在輸出信號的頻譜中。頻率 （其中 ）對應的互調的定量測量值是 nth 階互調失真（intermodulation distortion，簡稱 IMD）系數，其定義為：
在實踐中，不建議使用包含三個或以上頻率的輸入信號進行 IMD 分析，因為結果將變得難以解釋。
揚聲器驅動器的瞬態非線性分析
總而言之，雖然揚聲器的線性分析是助力設計人員的強大工具，但這還不夠。我們需要引入其他非線性分析，才能完整地描述揚聲器。非線性分析應該回答以下問題：
揚聲器的非線性行為如何影響輸出信號？
確保揚聲器正常運行的輸入信號的極限是什么？
應該如何補償揚聲器的不良失真？
從仿真的角度來看，既有壞消息也有好消息。壞消息是我們無法在頻域中執行完整的非線性分析，所以需要對揚聲器進行瞬態仿真，然而瞬態分析比頻域分析更加費時費力。好消息是某些非線性僅在低頻下產生顯著影響。
舉例來說，音圈在低頻下的位移較大，因此必須使用有限應變理論來模擬電動機的機械零件。較高頻率更適合采用無窮小應變理論，有限應變理論過于冗余。
展開 【CAE案例】受地質運動影響的大壩非線性仿真
對于這項研究，我們通過以下三個方法做出估計:
1)通過比較模型在不同日期的可見損傷和預測損傷；
2)通過比較模型位移和監測數據的非線性關系；
3)通過在底板上進行取芯試驗評估應力水平。
03 結論
1)數值仿真能夠真實復現現實狀況；
2)閘壩改造方案的非線性有限元仿真驗證了方案的可行性，同時降低了方案風險；
3)為大壩延壽提供了科學的論據，帶來了巨大的經濟效益。
格物云CAE
一款國產可控云端仿真平臺，結構、流體、水動力仿真軟件場景化模塊化，支持多格式網格導入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應用范圍，加速工業企業研發制造數字化轉型。平臺支持云端CAE仿真生成工業APP，構建完全交互式仿真社區，快速實現行業通用經驗軟件化。
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https://cae365.yuansuan.com
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展開 Abaqus復合材料非線性屈曲分析
對一個復合材料結構進行非線性屈曲仿真分析求解他的極限承載能力，是不是需要對該材料的塑性屬性參數設置？這個屬性一般用什么方法設置啊？各項同性材料就是根據應力應變曲線獲得他的應力以及對應的塑性應變，各向異性材料也是一樣嘛？
