abaqus控制變形的案例
地鐵基坑變形控制技術
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技術 | 焊接變形的控制和預防
摘要:焊工常常要面對焊接變形問題(焊接電弧產生的熱量引起的基板變形)。產生焊接變形的原因有多種，最關鍵的因素并不是結構問題。在此借助于焊接變形定義，提供多種焊接方式引起的焊接變形實例及其控制方式，介紹了焊接變形的各種控制方法。
1 焊接變形的定義
在焊接過程中，焊縫金屬和基材的冷熱循環所引起的膨脹和收縮形成焊接變形。焊接時，沿同一邊持續焊接引起的變形比兩邊交叉焊接的變形大。在焊接引起的冷熱循環中，很多因素影響金屬的收縮并導致變形，如金屬在受熱時其物理、機械性能發生變化。當熱膨脹增加、熱量增大時(見圖1)，焊接區域溫度升高，焊接區域鋼板的彎曲強度、彈性、熱導性能將降低。
2 產生焊接變形的原因
在金屬冷熱變化過程中，應了解怎樣產生變形、為什么產生變形。圖2為一組鋼板冷熱變化時產生的變形示例。均勻加熱鋼板時，向各個方向均勻膨脹，見圖2a。當鋼板冷卻至室溫時，也是均勻收縮并恢復至原始尺寸。如果鋼板在加熱時給予剛性約束(見圖2b)，兩個側邊就不會產生變形。但是，加熱時鋼板一定會膨脹，所以只能在無約束的垂直方向膨脹(厚度方向)，從而使鋼板變得更厚。同樣，當鋼板溫度降至室溫時，也將在各方向上收縮(見圖2c)，這樣，工件就發生了永久性彎曲或扭曲變形。
在焊接受熱過程中，膨脹和收縮作用于焊接金屬和基材上，焊縫和基材因局部被加熱而形成很大的溫度梯度。冷卻時，焊接金屬試圖正常收縮至室溫時的體積。但是，熔化的焊接金屬因基材而受到約束，焊縫金屬和基材之間就會產生應力集中。焊縫附近區域因此產生應力集中而伸展或彎曲或變薄，這些超過焊縫金屬屈服應力的集中釋放就形成了永久變形。
當焊接溫度接近室溫，整個基材受到約束而無法變形，金屬的伸縮應力接近屈服應力。
展開 技術 | 鋼結構焊接變形與控制矯正（圖文詳解！）
此時，在焊接應力的作用下焊接件結構發生多種形式的變形。殘余應力的存在與變形的產生是相互轉化的，認清變形規律，就不難從中找到防止減少和糾正變形的方法。
一、焊接變形的形式與原因：
鋼結構焊接后發生的變形大致可分為兩種情況：即整體結構的變形和結構局部的變形。整體結構的變形包括結構的縱向和橫向縮短和彎曲（即翹曲）。局部變形表現為凸彎、波浪形、角變形等多種。
1.變形常見基本形式
常見焊接變形基本形式有如下幾種：
（1）變窄（橫向收縮）的變形；
（2）板材坡口對接焊接后產生的角變形；
（3）焊后構件的角變形沿構件縱軸方向數值不同及構件翼緣與腹板的縱向收縮不一致形成的扭曲變形；
（4）薄板焊接后母材受壓應力區由于失穩而使板面產生翹曲形成的波浪變形；
由于焊縫的縱向和橫向收縮相對于構件的中和軸不對稱引起構件的整體彎曲，此種變形為彎曲變形。
這些變形都是基本的變形形式，各種復雜的結構變形都是這些基本變形的發展、轉化和綜合。
2.焊接變形的原因：
在焊接過程中對焊件進行了局部的、不均勻的加熱是產生焊接應力及變形的原因。焊接時焊縫和焊縫附近受熱區的金屬發生膨脹，由于四周較冷的金屬阻止這種膨脹，在焊接區域內就發生壓縮應力和塑性收縮變形，產生了不同程度的橫向和縱向收縮。由于這兩個方向的收縮，造成了焊接結構的各種變形。
二、影響焊接結構變形的因素：
影響焊接變形量的因素較多，有時同一因素對縱向變形、橫向變形及角變形會有相反的影響。全面分析各因素對各種變形的影響，掌握其影響規律是采取合理措施控制變形的基礎。否則難以達到預期的效果。
展開 這是一條很好的焊接變形控制措施
夾具：為了保證位置的固定不變，還需要有效地夾緊，以提高工件抵抗變形的能力。因此推土機翼板在生產中還需使用各種通用夾具（如C形夾、F鉗）和專用夾具，保證焊接的精確性和可靠性。
（3）反變形措施?此種方法是根據經驗預先判斷焊接變形趨勢，在焊接前制造一個變形，使得這個變形量與焊后的變形方向相反且變形量基本相等。經多次試驗發現，翼板在圖1中A、B、C三處L形筋板附近變形較嚴重，形成波浪變形，難以校形，故采取反變形措施加以控制：A、B處墊上6mm墊塊，C處墊上12mm墊塊，通過弓形夾固定，如圖3所示。
（4）焊接順序優化?翼板是不對稱結構，整體呈L型，輔以6個L型筋板、腹板、蓋板以及一些小件，焊縫縱橫交錯、截面大，特別是幾個L型筋板對焊接變形影響較大。經過多次試驗，把L型翼板分為A、B兩面。焊接時先焊A面（見圖4），焊接要求從左至右依次焊接，焊接筋板時僅焊接筋板與A面結合處；然后通過變位機旋轉工件至圖5所示位置，然后從右往左依次焊接各件，焊接筋板時僅焊接筋板與B面結合處。最后剩余各處按照圖樣要求焊接。這樣安排焊接順序最大程度減小焊接變形，經實際測量，平面度基本控制在2mm以內，達到了圖樣要求。
6. 結語
通過對下料、成形等過程的控制，并結合工裝保證焊前尺寸精度；通過采取反變形及優化焊接順序等工藝措施有效地控制焊接變形，保證產品較高的合格率，減少了焊后校形時間，提高了生產效率。
作者簡介：閆章建等，山推工程機械股份有限公司。
展開 
技術｜控制焊接殘余變形的工藝措施
1、利用反變形法控制焊接變形
為了抵消和補償焊接變形，在焊前進行裝配時，先將工件向與焊接變形相反的方向進行人為的變形，這種方法稱為反變形法。反變形法是生產中最常用的方法，通常適用于控制焊件的角變形和彎曲變形。
2、用剛性固定法控制焊接變形
利用夾具、支撐、專用胎具、定位焊等方法來增大結構的剛性，減小焊接變形的方法稱為剛性固定法。剛性固定法簡單易行，是生產中常用的一種減小焊接變形的方法。生產中常用剛性固定配合反變形來控制焊接變形。
3、選擇合理的裝焊順序控制焊接變形
同一焊接結構，采用不同的裝焊順序，所引起的焊接變形量往往不同，應選擇引起焊接變形最小的裝焊順序。一般采取先總裝后焊接的順序，結構焊后焊接變形較小。
4、選擇合理的焊接順序控制焊接變形
當焊接結構上有多條焊縫時，不同的焊接順序將會引起不同的焊接變形量。合理的焊接順序是指：當焊縫對稱布置時，應采用對稱焊接；當焊縫不對稱布置時，應先焊焊縫小的一側。此外，采用跳焊法、分段退焊法等控制焊接變形均有較好的效果。
5、散熱法
散熱法又稱強迫冷卻法。就是把焊接處熱量散走，使焊縫附近的金屬受熱面大大減小，達到減小變形的目的。散熱法有水浸法和散熱墊法。
6、錘擊法
利用錘擊焊縫使焊縫延伸，就能在一定程度上克服由焊縫收縮所引起的變形。例如，薄板對接焊后會產生波浪變形，就可以用錘在焊縫長度方向上對焊縫進行錘擊來克服其變形。
7、選擇合理的焊接方法
選用能量比較集中的焊接方法如CO2氣體保護焊、等離子弧焊來代替氣焊和手工電弧焊進行薄板焊接，可減小變形量。
展開 （大型鋼箱梁焊接收縮變形及其控制）
大型鋼箱梁焊接收縮變形及其控制
【摘要】近年來，抗風性能優越的扁平鋼箱梁作為大跨度索支撐結構（懸索橋和斜拉橋）的加勁梁得到廣泛應用。從制造角度來看，鋼箱梁為全焊板系結構．即將鋼箱梁劃分成若干類帶縱橫加勁肋的板單元構件在工廠預制，然后分段組裝焊接成箱梁，現場逐段吊裝焊接連成整體。基于這一制造架設特點，對鋼箱梁的幾何精度要求極高。而幾何精度主要取決于焊接收縮變形的控制。以南京長江二橋為例，一節長15m的標準梁段．焊縫總長達5000余米，共有40多種類型焊接接頭，采用了CO2氣體保護焊、埋弧自動焊、手工弧焊等多種焊接方法，其焊接變形控制是非常復雜的課題。本文概要介紹了各種條件下焊接變形的測試結果，以及鋼箱梁組焊中焊接變形的系統控制方法。
【關鍵詞】鋼箱梁 焊接殘余變形 焊接橫向收縮
一．焊接殘余變形的機理及影響因素
1.焊接殘余變形
鋼材的焊接通常采用熔化焊方法，是在接頭處局部加熱，使被焊接材料與添加的焊接材料熔化成液態金屬，形成熔池，隨后冷卻凝固成固態金屬，使原來分開的鋼材連接成整體。
由于焊接加熱，熔合線以外的母材產生膨脹，接著冷卻，熔池金屬和熔合線附近母材產生收縮，因加熱、冷卻這種熱變化在局部范圍急速地進行，膨脹和收縮變形均受到拘束而產生塑性變形。這樣，在焊接完成并冷卻至常溫后該塑性變形殘留下來。表1為焊接殘余變形的基本形式。實際結構中，焊接殘余變形呈現出由這些基本形式組合的復雜狀態。
2．影響焊接變形的因素
影響焊接變形的主要因素如下：
（l）焊接方法：鋼橋的焊接連接通常采用手工弧焊、CO2氣體保護焊、埋弧自動焊等焊接方法（包括針對不同焊接接頭形式選用的施焊工藝參數）。因這些焊接方法輸入的熱量不同，引起的焊接殘余變形量也不同。
（2）接頭形式：鋼橋接頭通常有對接接頭、T型接頭、十字型接頭、角接頭、搭接接頭和拼裝板接頭。
展開 深大基坑施工安全及變形控制講義，115頁PPT可下載！
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批量提取Abaqus的節點坐標(初始坐標、指定Step下的變形量、變形后節點坐標) ￥40
<h2>摘要</h2><p>本文介紹如何使用Python腳本二次開發來批量提取ABAQUS輸出數據庫（ODB）文件中指定Step下的Set節點集變形量。通過詳細的步驟說明、代碼示例和圖片展示，您將學會如何使用該腳本，自動化輸出CSV文件包含（Node Label；Step Name、Increment、Step Time，U1，U2）。</p><p>如果還需要按Increment提取每個增量下的變形后的節點坐標的話，在提取變形量的基礎上，與初始坐標進行簡單的計算就可以求得坐標。 （備注：該代碼只提取了x，y方向的變形量）</p><h2>1. 問題描述</h2><p>在工程仿真和分析領域，提取ABAQUS輸出數據庫（ODB）文件中的節點集變形量是一項常見任務。然而，手動提取這些數據是一項繁瑣且容易出錯的工作。因此，需要一種自動化的方法來批量提取指定步驟下按節點集組織的變形量數據。</p><h2>2. 實例展示</h2><p>假設我們有一個名為`example.odb`的ODB文件，其中包含名為`Step-x`的步驟和名為`Set-x`的節點集。運行以上代碼后，腳本會自動將該步驟下節點集的變形量提取出來，并保存為`NodalDisplacement.csv`文件。
展開 ABAQUS收斂調整(3):位移控制加載還是力量控制?
初學者常常會得到這樣一條經驗建議:有些場合可以采用位移控制的方式（displacement-control）來替代力量控制(Load-control)的方式來改善收斂。
在我們的實際案例中，也確實常常會發現力量加載不收斂，換做位移控制就收斂了，為什么？哪種狀況適合采用使用位移加載代替力量加載的策略來提高收斂的順暢性呢？
請參考如下案例，此例為Abaqus自帶的典型案例分析中一個關于接觸穩定與載荷的平衡問題，10KN的張緊力作用在螺母上（對稱模型的半螺母5KN）來緊固輪轂輪邊：
Figure-1:輪轂輪邊的緊固接觸
初次求解，增量步長減小五次后仍無法求解，分析終止。
從job monitor中查看Message File或從工作目錄下打開相關job的.msg文件查看提示的Error信息，看到數值奇異的警告提示：
******************************************
***WARNING: SOLVER PROBLEM. NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE
HALFHUB-1.535 D.O.F. 1 RATIO = 115.819E+12 .
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
展開 [非線性]ABAQUS收斂調整:位移控制加載還是力量控制?
初學者常常會得到這樣一條經驗建議:有些場合可以采用位移控制的方式（displacement-control）來替代力量控制(Load-control)的方式來改善收斂。
在我們的實際案例中，也確實常常會發現力量加載不收斂，換做位移控制就收斂了，為什么？哪種狀況適合采用使用位移加載代替力量加載的策略來提高收斂的順暢性呢？
請參考如下案例，此例為Abaqus自帶的典型案例分析中一個關于接觸穩定與載荷的平衡問題，10KN的張緊力作用在螺母上（對稱模型的半螺母5KN）來緊固輪轂輪邊：
Figure-1:輪轂輪邊的緊固接觸
初次求解，增量步長減小五次后仍無法求解，分析終止。
從job monitor中查看Message File或從工作目錄下打開相關job的.msg文件查看提示的Error信息，看到數值奇異的警告提示：
******************************************
***WARNING: SOLVER PROBLEM. NUMERICAL SINGULARITY WHEN PROCESSING NODE
HALFHUB-1.535 D.O.F. 1 RATIO = 115.819E+12 .
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
***WARNING: DISPLACEMENT INCREMENT FOR CONTACT IS TOO BIG.
展開 Abaqus+PyQt+Python平面變形歐拉角計算
在剛體運動學、飛機飛行、衛星姿態等領域，歐拉角是一個非常重要的概念和控制參數。
通俗講，一個直角坐標系Sys-1，繞自己的X、Y、Z坐標軸依次轉動一個角度，變為坐標系Sys-2，則轉動的角度為歐拉角。歐拉角的值與轉動順序相關，例如從Sys-1轉到Sys-2，轉序X→Y→Z與轉序Z→X→Y的歐拉角通常不同。因此，講歐拉角時必須明確轉序。除了繞3個軸轉的歐拉角，還有繞2個軸轉的歐拉角，例如轉序X→Y→X。
除了運動學，精密設備的指向變化，有時也用歐拉角表示。例如，某精密指向、定位設備安裝面為X-Y平面，指向為Z軸。由于外載荷（力、熱等）作用，引起該設備安裝面、指向發生變化，這時，可以用指定轉序下的歐拉角表示設備指向狀態的變化量。此處指定轉序下的歐拉角稱為絕對歐拉角。
對于有一定角度關系的兩臺精密設備，當關注兩臺設備相對指向變化時，引入相對歐拉角描述。
下面以簡單例子介紹平面變形、指向歐拉角的計算，包括絕對歐拉角、相對歐拉角。
1 簡化模型
下面的六面體為表面殼模型，下面由三段梁支持，三段梁分別沿X、Y、Z軸向。六個面的厚度不同，在上側3個面施加不同的壓力，如下左圖所示。位移云圖如下右圖所示。
2 計算要求
計算六面體上面3個面的變形歐拉角，包括3個面的絕對歐拉角，平面2、3相對與平面1的相對歐拉角。平面1、2、3如下圖所示。
3 數據處理
使用平面節點坐標、位移數據計算平面變形歐拉角。可以使用Python腳本輸出平面節點編號、節點坐標（X、Y、Z）、節點位移（U1、U2、U3），如下圖所示。下圖為平面1的10個工況的數據文件，打開的文本文件中7列數據為節點編號、坐標、位移。
三個平面10個工況的節點數據文件如下圖所示。
展開 
Abaqus模擬橡膠大變形
在隨后的時間里，耗散的偽應變能占的比例逐漸下降到0.2%左右，并且能夠一直維持這個值，遠小于5%的預期值，說明沙漏現象得到了有效的控制。
來源：有限元在線
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬 ￥70
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬
一、建模技術
地震工況下邊坡可能失穩進而出現滑坡現象，為避免模擬滑坡時網格產生的畸變問題，采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)進行滑坡的大變形模擬；土體本構采用摩爾庫倫模型；采用模型底部小范圍內的周期性荷載模擬地震荷載。
二、模型及部分結果展示
圖1：藍色為邊坡；紅色為空氣層
圖2：網格的劃分
圖3：賦予模型初始應力
圖4：土體達到地應力平衡時的應力分布
圖5：土體底部的地震荷載施加區域
圖6：所施加的周期性荷載（地震荷載）
圖7：邊坡因地震荷載產生的位移
圖8：地震波產生的區域
展開 ABAQUS 單向拉伸大變形模擬
靜態模擬一種軟材料POE的單向拉伸，拉伸應變希望到300%，但是總是在100%就失敗了。不知道哪里出了問題，有沒有高手幫幫忙。
HyperMesh導入Abaqus的變形后模型
HyperMesh導入Abaqus的變形后模型
經過Abaqus的操作可以將Abaqus計算后的變形單元和節點輸出為inp文件，這個inp文件可以通過HyperMesh讀取。
打開HyperMesh后設置user files為Abaqus，如圖1所示。
圖1
之后通過import Solve Deck導入Abaqus生成的inp文件，如圖2所示。
圖2
之后點擊import即可在窗口顯示導入的變形模型，如圖3所示。
圖3
在此基礎上，可以對網格進行編輯重劃分，修改結束后同樣可以導出修改后的模型inp文件，如圖4所示。
圖4
此時的inp文件記錄了在HyperMesh中修改后的模型。
再之后，可以通過Abaqus導入Hm生成的inp文件，如圖5所示。
圖5
導入后的模型在Abaqus中的顯式如圖6所示。
圖6
在HyperMesh編輯三維單元網格不是那么方便，建議的思路是先生成實體再進行網格編輯。
Abaqus6.12以后的版本據說可以由孤立的網格生成實體模型，這個還是比較方便的，生成實體模型后在Abaqus里面就可以進行網格重劃分。
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