abaqus壓力的案例
基于ABAQUS壓力容器結構強度分析 ￥5
近期的計劃就是做一些結構仿真的案例供大家學習，本案例主要是在ABAQUS中完成整個壓力容器結構強度仿真分析，通過本案例的學習幾乎可具備使用ABAQUS分析一般的工程應用。下一個案例就是同樣對該壓力容器進行結構強度分析，采用的軟件是Hyperworks+ABAQUS，前處理是在Hyperworks中完成，求解計算在ABAQUS中完成。
掃略網格，旋轉360度，結果：
詳細過程見附件。
Abaqus應力線性化-ASME Sec VIII Div 2_壓力容器分析設計
關于壓力容器分析設計的討論大多是基于ANSYS的應力線性化，而這方面Abaqus的公開資料不多，其實Abaqus早期版本就提供了在CAE界面下進行應力線性化的操作，為方便初學者使用Abaqus進行壓力容器分析設計，這篇文章介紹一下Abaqus應力線性化。
01. 壓力容器分析設計規范
目前最成熟、使用最多的壓力容器規范是由美國機械工程師協會（ASME）的鍋爐及壓力容器委員會（BPVC）制定的，我國的壓力容器相關規范有GB150、JB4732、JB4734等。
壓力容器的分析設計有別于傳統設計，主要是指通過有限元計算來校核壓力容器的設計方法，在ASME的壓力容器規范中是ASME Sec VIII Div 2的部分，相當于我國的JB4732。
分析設計的重要環節是應力線性化，為什么要進行應力線性化呢？其實主要是因為壓力容器的不同類型的故障（失效）模式是由不同類型的應力引起的，所以ASME的研究人員將它們進行了應力分類。
壓力容器的各種失效模式
ASME壓力容器規范的應力分類
如上圖所示，這些應力的類別大致分為三類：一次應力、二次應力和峰值應力，它們分別對應不同的故障模式。
一次應力與總塑性變形（gross plastic deformation）有關；
二次應力（在一次應力的基礎上）與增量塑性坍塌（incremental plastic collapse）有關；
峰值應力（在一次與二次應力的基礎上）與疲勞失效（fatigue failure）有關。
展開 ABAQUS 內壓力破壞
ABAQUS 內壓力破壞
ABAQUS三維多孔結構建模及軸壓力學模擬
本案例采用CAD隨機球體插件專業版建立三維多孔結構圓柱體模型，并將模型導入到ABAQUS內進行力學模擬，分析多孔材料在軸向壓力作用下的破壞特征。
首先采用CAD隨機球體插件專業版V1.3在AutoCAD內建立多孔結構三維模型，插件可設置孔隙是否穿過模型的邊界，本案例以孔隙完全位于模型內部為例。
將多孔結構模型導出為iges格式文件后導入到ABAQUS內，這里采用EasyCDP插件建立混凝土損傷塑性模型為多孔結構指定C30強度的混凝土材料，用于模擬泡沫混凝土試件。
將試件下側固定，上側指定Z軸方向的位移，模擬混凝土試件軸心受壓的力學場景。
進行網格劃分，選擇四面體單元。
提交作業查看泡沫混凝土模型的破壞情況。
展開 
Abaqus/WCM纖維纏繞壓力容器建模案例
Abaqus /WCM模塊用于三維纏繞復合材料壓力容器建模，可以準確預測纖維纏繞壓力容器的性能。三維壓力容器模型包括：內襯和纏繞層，如下圖所示。
1.內襯建模，可以通過其它軟件導入，也可以直接在Abaqus中建模。下圖是通過Abaqus直接建模。
2.將內襯導入WCM中
3.纏繞層在WCM中建模
4.在WCM模塊中對三維模型劃分網格，并生成材料特征。
上圖為模型的材料屬性顯示圖，WCM模塊自動根據不同的纏繞角度，給單元賦予不同的材料特征。
來源：有限元在線的博客，版權歸作者所有。
展開 ABAQUS圓弧面施加正弦分布壓力荷載
工程模擬當中有時需要在圓弧面上施加正弦分布的壓力，比如襯砌表面的壓力如圖：
1、創建解析場（Tools -> Analytical Field -> Create）
2、在彈出的對話框中對要創建的解析場進行命名，并選擇解析場的類型（Expression Field）
3、點擊Continue后，彈出如下對話框，點擊紅色框內按鈕，創建參考坐標系
4、坐標系創建對話框中，完成參考坐標系的命名，并選擇新建參考坐標系的類型（Cylindrical）
5、以模型的內圓弧面的圓心為原點，創建柱面坐標系，坐標系的方向（R -> 徑向，T -> 環向，Z -> 軸向）
6、坐標系創建完畢后返回，解析場定義對話框，點擊紅色圓圈的選擇按鈕
7、選擇已創建的圓柱坐標系
9、返回解析場定義對話窗口后，根據位置關系，在框內定義壓力場分布的解析表達式。（注意環向角度Th 的單位為弧度） 該圓弧面的的度為pi*2/3，相對于環向起點旋轉了pi/2，所以其表達式為 cos ( ( Th - pi / 2 ) / 2 * 3 )。
10.解析場定義完畢后，在荷載定義中選擇鋼材定義的解析場作為壓力分布形式。填寫荷載量值并正確選擇其作用的圓弧面。
至此完成圓弧面正弦分布壓力荷載的施加
展開 專業論文 | 土壓力作用下的隧道受力ABAQUS建模分析
設置初始應力
8.劃分網格
9.提交任務
有限元計算結果
位移分析
2.應力分析
結 論
在土壓力的作用下，隧道受到了土體重力的作用發生了變形，其中隧道下沉，并伴隨壓縮變形。
文章來源：有限元分析軟件
土壓力作用下的隧道受力ABAQUS建模分析
結果分析
(1) 位移分析
(2) 應力分析
結論：在土壓力的作用下，隧道收到了土體重力的作用發生了變形，其中隧道下沉，并伴隨壓縮變形。
耗時：20分鐘左右
仿真設備
ABAQUS經典案例之斷裂-XFEM壓力容器裂紋擴展（附CAE文件） ￥10
圖1模型
今天，跟大家分享的是壓力容器在內壓作用下的裂紋擴展過程，使用的是XFEM方法，模型如圖1所示。下面詳解每個步驟的設置。
目標：學會XFEM方法的設置及應用。
幾何模型：本案例由兩個部分組成，一個是壓力容器部分，采用導入網格inp形成，另一部分為一個面，作為crack，后續設置XFEM裂紋使用。
材料：定義了線彈性材料steel，彈性模量210000，泊松比0.3。在線彈性基礎上增加最大應力損傷準則及損傷演化準則，如圖2所示，建立Homogeneous solid屬性并賦予給壓力容器part。
圖2材料屬性
分析步設置：創建general static分析步，打開大變形，將增量步長改為0.05，最小增量步長1e-12，最大增量步數改為100，并修改最大迭代次數IA為20，場變量勾選STATUSXFEM選項。
圖3 分析步設置
相互作用設置：在Interaction模塊，建立默認的無摩擦接觸屬性，Special》creat裂紋，Type選擇XFEM方法，如圖4所示，指定接觸屬性。
圖4 裂紋XFEM設置
載荷及邊界條件：壓力容器底面完全約束，容器內壁面施加均布壓力pressure，大小210MPa。
圖5 邊界條件
網格劃分模塊：選用C3D8R單元，建立job，提交分析。求解后，圖6是模型的應力分布云圖！本例由于施加的載荷很大，載荷未施加完，容器已經發生裂紋擴展，導致只能算到0.113就Abort，也就是內壓在23.1MPa時發生擴展。
圖6 應力分布云圖
展開 基于ABAQUS軟件，在壓力容器中建立柱坐標系，表征壁厚的非均勻分布 ￥9.9
基于ABAQUS軟件，用殼單元進行波紋管（管道連接件）的建模，在波紋管中心建立柱坐標系，輸入壁厚減薄的公式表征壁厚的非均勻分布。備注：需要提前在場邊量添加STH命令，厚度結果在后處理查看。
ABAQUS中關于U形彎曲件成型的保壓時間、保壓壓力與冷卻速率的設置問題
請教論壇中各位前輩，我做畢設時候用ABAQUS模擬高強鋼的熱沖壓過程，分析冷卻條件對其成型質量的影響，里面需要設置多組保壓時間、保壓壓力、冷卻速率的參數，請問在哪里設置？同時，我在網格劃分時，因為沒有數據參考范圍，所以網格劃分不太合適，運算時間太長，怎么知道一個合理的范圍呢？
謝謝您的回復。
STARCCM與ABAQUS算例文件 ￥20.26
STAR-CCM+用戶指南：與Abaqus協同仿真機械耦合方面
本教程模擬固定在底部、處于10 m/s 空氣流率之下的彈性平板變形情況。在機械耦合中，STAR-CCM+ 將拉力負載傳遞給 Abaqus （壓力 + 壁面剪應力），而 Abaqus 將位移傳遞給 STAR-CCM+。在 Abaqus 中，拉力負載作用于固體結構的表面。在 STAR-CCM+ 中，位移作為網格變形輸入使用。
注：該STAR-CCM+版本為2406，付費內容為兩個軟件的源文件，均已經設置好。以下為結果展示：
流場（壓力）云圖：
結構變形云圖：
展開 ABAQUS中接觸設置小問題總結
對于法向作用，ABAQUS中接觸壓力和間隙的默認關系是“硬接觸”（HARD CONTACT）。硬接觸：接觸面之間能夠傳遞的接觸壓力大小不受限制；當接觸壓力變為零或負值時，兩個接觸分離，并且去掉相應節點上的接觸約束。
對于切向作用，ABAQUS中常用的摩擦模型為庫侖摩擦，即使用摩擦系數來表示接觸之間的摩擦特性。默認的摩擦系數為零，即無摩擦。庫侖摩擦的計算公式為
τ=μ x p
τ是臨界切向力，μ是摩擦系數，p 是法向接觸壓強（CPRESS）。在切向力達到臨界切應力之前，摩擦面之間不會發生相對滑動。
主面/從面選擇一般性要求：
（1）小面為從面；?
（2）選擇剛度較大的面；
（3）相同剛度（不要僅從彈性模量角度，要從剛度角度，比如大E的殼比小E的塊要軟）的選擇單元粗的作為主面；
（4）主面不能是由節點構成的面，并且必須是連續的。如果是有限滑移，主面在發生接觸的部位必須是光滑的，不能有尖角。
有限滑移和小滑移
有限滑移（FINITE SLIDING） 兩個接觸面之間可以有任意的相對滑動和裝懂，這是定義接觸時的默認特性。在有限滑移的過程中，ABAQUS/STANDARD需要實時地判定從面節點和主面的哪一部分發生接觸，因此計算代價較大。一般在滑移量大于單元尺寸或者需要精確分析時，采用有限滑移。
小滑移（SMALL SLIDING） 兩個接觸面之間只有很小的相對滑動（小于單元尺寸的20%）。對于小滑移的接觸時，ABAQUS/STANDARD在分析的開始就確定了從面節點和主面的哪一部分發生接觸，在整個分析過程中這種接觸關系不會再發生變化。
展開 虎鉗模型Solidworks simulation與Abaqus計算結果對比
比較了一下如下的虎鉗模型，Solidworks simulation和Abaqus模型采用：
1.相同的材料參數，210Gpa,0.28泊松比
2.相同的載荷，Solidworks simulation在面上施加225N力，Abaqus轉換成對應壓力施加
3.相同的邊界約束
4.相同的接觸設置，無摩擦，Solidworks simulation采用無穿透全局接觸（其實也是通用接觸），Abaqus采用通用接觸（general contact）
5.相近的網格，Solidworks simulation使用高品質二階四面體網格，Abaqus使用C3D10M單元
比較他們的應力和位移情況：
展開 Abaqus巖土常見問題 ￥9.99
時間步長：為讓結果穩定、平滑，建議每個沖擊周期至少劃分 20 個時間步，因此步長需滿足
2、 什么是地應力，為什么在開挖之前要設置地應力分析步
地應力是指在沒有外部擾動時，地下巖土體內部由于自重、構造應力、孔隙水壓力等原因形成的初始應力場。常見的地應力包括：
自重應力（豎向應力）：由上覆土或巖層重量產生，計算公式為:
其中 ? 為豎向應力，為巖土體重度，H 為埋深。
水平原始應力：由于地殼構造或側向約束產生，常按側壓力系數K0估算：
孔隙水壓力：若地下有水，按靜水壓力公式：
在進行開挖、隧道、基坑、地下結構分析前，需要先建立合理的初始地應力場，原因有三：
參考資料：
1、頂管隧道開挖案例模型文件；
2、《ABAQUS與巖土工程分析》朱以文-蔡元奇；
3、《ABAQUS在隧道及地下工程中的應用》陳衛忠-伍國軍；
4、《ABAQUS巖土工程實例詳解》
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