abaqus變形梯度的案例
基于黃umat梯度結構晶粒變形模擬------案例十九 ￥99
? 基于黃umat梯度結構晶粒變形模擬
案例實操
1，建立包含896個晶粒的梯度多晶模型
2，對多晶模型賦予對應的材料屬性
3，X0方向固定，施加X1方向50%工程應變的拉伸載荷
4，保留晶界形狀，使用CPE3單元
5，提交與后處理材料數據
梯度晶粒幾何模型
模型載荷示意圖
不同時刻材料的對數應變分布
不同時刻材料的應力分布
材料的等效塑性應變的分布
根據應力應變分布情況可以清晰的看出，梯度晶粒結構應力應變分布更加均勻，不容易集中于某些區域，從而避免更早的發生頸縮失效，提高材料的延性。從而提高材料的服役壽命。
展開 Acta Mater：梯度納米結構高強高韌金屬動態變形機理
均勻結構由于其結構均勻，動態變形和剪切帶演化機理相對成熟，但缺乏加工硬化能力，在動態條件下缺乏均勻塑性。近年來研究表明，多級結構是高強度金屬突破其塑性瓶頸的一個重要途徑。
多級結構在準靜態條件下具有優于均勻結構的力學性能，那么其在動態條件下是否同樣具有優越的力學性能？各級結構及其協調變形如何影響動態力學性能？多級結構動態變形行為的微結構機理是什么？近期，中國科學院力學研究所、北卡州立大學、約翰霍普金斯大學的科研人員合作，在以上科學問題的研究中取得進展。相關研究成果發表在Materials Research Letters和Acta Materialia上。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645418301174
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21663831.2017.1334715
針對梯度結構，科研人員設計了一套新的動態剪切試驗手段，首次揭示了梯度納米結構的動態剪切變形機理：由于各層之間在動態變形過程中發生應變分配，產生了額外的加工硬化，能夠延遲剪切帶在納米晶表層的萌生，以及限制剪切帶從表面到芯部的擴展（其傳播速度相比均質結構低一個數量級），梯度納米結構金屬能夠獲得比均質結構優越的動態剪切性能，同時發現廣為人知的剪切帶萌生的最大應力準則在梯度結構中不再適用。
圖1.梯度納米結構的動態剪切變形機理
通過冷軋和低溫短時退火，科研人員在低層錯能金屬中熵合金中獲得多尺度晶粒結構，研究發現多尺度晶粒之間的變形協調和應變分配能夠促進加工硬化，動態變形過程中發生了晶粒細化，能夠延緩剪切帶的萌生，促進動態剪切塑性，獲得了迄今為止報道的最優越的動態剪切性能。
展開 . : 動態化學鍵助推水凝膠梯度結構、三維變形重復設計
自變形水凝膠在軟機器人、柔性電子等領域具有重大應用價值，如何控制凝膠內部組成與應力分布是實現水凝膠三維變形的關鍵。通過光刻法可以構筑復雜的梯度結構，從而實現可控三維變形。但是，水凝膠網絡的梯度結構通常隨著化學反應的完成而永久固定。要實現不同的形狀變化并獲得新的三維構型，需要重新制備含有不同梯度結構的水凝膠。
浙江大學高分子系鄭強教授、吳子良研究員團隊通過引入動態化學鍵，實現了水凝膠梯度結構以及三維構型的重復調控。該團隊利用膠束聚合將疏水性香豆素單元引入親水性聚電解質網絡，得到的水凝膠材料能夠通過光照射實現網絡結構的可逆調控。其中，香豆素單元可以在365 nm、254 nm紫外光下發生二聚、解聚反應（圖1）。
在水凝膠中，基于光致可逆交聯實現梯度結構與三維變形的重復設計需要解決以下問題：
（1）疏水性單元在水凝膠中的濃度較低，難以保證較高的光化學反應效率；
（2）解交聯導致凝膠劇烈溶脹，難以回復至初始狀態，不利于梯度結構的完全擦除。
針對以上問題，該團隊選取了十六烷基三甲基氯化銨（CTAC）作為表面活性劑，聚合后帶相反電荷的膠束與聚丙烯酸鏈段形成聚電解質/表面活性劑復合物（PESC），提高香豆素單元的局部濃度及光化學反應效率。同時，PESC作為物理交聯，有效提高了水凝膠的力學性能。PESC的強度具有pH響應性，在中性條件下較弱，有利于體現香豆素不同狀態（交聯、解交聯）對凝膠溶脹度的影響；PESC在酸性條件下較強，可以消除含有不同狀態香豆素水凝膠溶脹度的差異。
圖1.
展開 ABAQUS梯度晶體FGM二維模型
本案例介紹在Abaqus CAE內建立呈現不同梯度分布模式的二維Voronoi晶粒結構模型。
模型輪廓草圖預先在AutoCAD內建立，在“0”圖層上建立正方形，在“hole”圖層建立內部的孔，這里的孔采用的是正多邊形，以確保能以多邊形的邊長生成對應的梯度晶粒。圖形建立完成后，采用CAD二維圖形Voronoi劃分 V2.0插件進行梯度晶粒的生成，晶粒直徑參數設置為最大的晶粒尺寸，晶粒類型選取梯度適應，邊界模式勾選自動尺寸。
在Abaqus內建立對應尺寸的二維部件，部件內部的孔可以建立為圓形。將CAD內生成的梯度晶粒以dxf草圖的形式導入Abaqus，并用其對建立的部件進行分區。
分區完成后也可采用Random Material Partition插件對不同區域隨機設置材料及比例。
沿直線分布的FGM梯度晶體模型只需在CAD草圖建立時將邊界線用多段線分段繪制即可，每段的尺寸與對應位置的晶粒尺寸一致。
可對模型劃分網格，并進行后續的梯度晶粒結構仿真模擬分析。
展開 
Abaqus三維梯度泰森多邊形插件：Voronoi FGM 3D（Mesh）- AbyssFish ￥298
<h1><strong>插件介紹</strong></h1><p>Voronoi FGM 3D (Mesh) V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus軟件內生成梯度分布的三維泰森多邊形長方體模型。插件可用于梯度功能材料(Functionally Gradient Materials)、梯度納米金屬材料、梯度金屬結構等梯度晶體模型的建立。模型基于背景網格實現，通過單元集的劃分，將不同的晶格指定不同的材料類型。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202403/attachment/eca5c533e92442f7bf70cd803eb60e88.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/eca5c533e92442f7bf70cd803eb60e88.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/eca5c533e92442f7bf70cd803eb60e88.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/eca5c533e92442f7bf70cd803eb60e88.png?
展開 ABAQUS功能梯度材料FGM模型
功能梯度材料（FGM）作為一種新型復合材料，通過材料內部成分或微觀結構的梯度變化，優化特定性能適應復雜環境，被廣泛應用于高溫防護、結構優化、生物醫學、光電設備等領域。本案例介紹在ABAQUS內建立功能梯度材料模型。
首先采用CAD 功能梯度材料2D插件建立大小呈現梯度分布的AutoCAD模型。
將圓形部分通過拉伸生成三維模型。
同樣將矩形拉伸為三維，并與生成的三維圓柱進行差集操作。并將兩個模型分別導出為iges格式文件。
在ABAQUS內將兩個模型以部件的形式導入。
裝配到一起。
插件也可生成中心梯度分布的模型。
或兩種不同的材料在擴散狀態下產生的梯度分布模型。
展開 ABAQUS UEL-梯度損傷模型應用于4節點平面單元 ￥600
針對該問題，梯度損傷（Gradient-damage）模型的概念被提了出來。
本文詳細介紹了如何將梯度損傷模型應用于4節點平面單元，并在有限元模型中進行模擬。
ABAQUS提供了UEL（user defined element）給使用者進行開發。筆者利用UEL開發4節點平面單元，其邊界條件如下圖所示。其中，節點1的X、Y方向被限制住，節點2的Y方向被限制，節點4的X方向被限制，節點3、4的Y方向有豎向位移0.1mm。單元為100*100mm的二維正方形。
每個節點除了X和Y方向的位移，還帶有非局部應變（nonlocal strain）。
單個單元模型，
多個單元模型，
具體內容可參見知乎文章：
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應用于4節點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相應的input文件和uel代碼付費可見，
展開 ABAQUS三維功能梯度多孔結構材料FGM軸壓模擬
功能梯度多孔材料（FGM）通過梯度調控孔隙率，實現力學性能的連續分布，其彈性模量、強度等呈均勻變化。通過建立梯度多孔結構有限元模型，解析梯度參數對應力場及失效機制的影響，突破傳統試驗限制，優化設計。該研究對航空熱防護及生物醫用仿生植入體等功能化結構具有重要價值。本案例介紹在ABAQUS內建立三維梯度功能材料多孔結構模型，并對梯度結構模型進行軸心受壓力學仿真模擬。
三維梯度孔隙結構模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型建立完成后將梯度孔基體部分導出為iges格式。
將梯度多孔結構模型以部件的形式導入到ABAQUS內。
對模型設置材料屬性，這里采用EasyCDP插件快速生成C20混凝土塑性損傷材料模型并指派給部件。
設置軸心受壓載荷工況，將模型一端固定，另一端指定位移。
對模型劃分網格。
創建并提交作業，查看模擬結果。
展開 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+PyQt+Python平面變形歐拉角計算
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。每個文件中包含一個工況一個平面的節點編號、坐標、位移數據。
4 絕對歐拉角計算
使用PyQt+Python開發了一個簡單的小軟件，計算絕對歐拉角、相對歐拉角。
首先計算各平面的絕對歐拉角。
計算平面1的10個工況的絕對歐拉角。
平面1變形的絕對歐拉角計算結果如下圖所示。
伴隨絕對歐拉角計算結果，軟件同時寫出了平面變形前后的坐標系數據，如下圖。每行18個數據，每3個數據為一個坐標軸向量，變形前后2個坐標系，6個坐標軸，18個數據。
5 相對歐拉角計算
利用計算絕對歐拉角時得到的坐標系文件，計算平面變形相對歐拉角，如下圖所示，計算平面2相當于平面1、平面3相對與平面1的相對歐拉角。
計算結果如下圖所示。
6 小結
上述軟件用的算法申請了發明專利，軟件申請了軟著。
展開 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模擬多道次變形的變量繼承方法
一、引言
使用ABAQUS進行多道次加工時，往往牽扯道次之間變量的繼承（如晶粒尺寸、累積損傷等），這對多道次變形模擬結果的準確性有較大的影響。本文以VUHARD子程序及簡單的熱壓縮模型為例，分享雙道次壓縮之間的晶粒尺寸的繼承方法。
基于ABAQUS的橡膠密封圈大變形仿真分析
橡膠圈的材料選取、形狀的設計及受力大小對其密封性能有很大的影響，然而在實際壓縮試驗過程中很難觀測到其受力變形的瞬態大變形行為。通過ABAQUS有限元分析可以得到橡膠圈的受力變形過程，對產品的設計及優化具有較大的幫助，也有利于縮短研發周期，降低經濟成本。
2模型建立
模型采用常用的橡膠材料與模具裝配模型，如圖1所示。整個建模過程與后續的有限元分析中均采用統一的mm單位制。
圖1 模型基本尺寸
3有限元分析
本案例的有限元分析是在ABAQUS 2017平臺上全程進行的。運用Standard/Explicit分析模塊，之后進入Part模塊創建上述分析模型。建立的有限元模型如圖2所示。模型中主要涉及兩種材料模型，橡膠本構已經很成熟了，選用超彈性Mooney-Rivlin本構，模具使用鋼鐵本構，輸入基本的物理參數即可。橡膠圈及鋼鐵本構參數分別如圖3、4所示。之后定義接觸及邊界條件完成有限元模型的前處理操作。
圖2有限元模型
圖3橡膠圈本構參數
圖4模具本構參數
4結果與討論
模型的后處理操作是在Abaqus/CAE的Visualization模塊，模型求解完成后對云圖只顯示材料填充區域云圖，此時，橡膠材料就從一開始的圓形被壓縮成類似于矩形的形狀，如圖5所示。
圖5應力云圖
5結論
本案例針對橡膠圈進行了一個簡單的大變形分析，從應力云圖來看，仿真結果很好模擬了橡膠圈在壓縮時候的大變形行為，后續可以單獨提取最大變形處的應力應變曲線等，對產品的設計有一定的參考意義。
展開 abaqus彈塑性粒狀材料的有限變形
Finite deformation of an elastic-plastic granular material.rar
ABAQUS網格劇烈變形導致計算終止
模型就是封面那樣，是一個螺紋連接二維對稱模型，我要算多孔金屬塑性，就是GTN模型，然后我在1這邊加了一個位移載荷，2這邊加一個U1的位移轉角，3這里是完全約束。
各相互接觸的螺紋牙之間都設置的面與面接觸，具體參數沒有設置，都是用的系統默認。
但是就算我載荷設置的再小，都會出現這種錯誤
The ratio of deformation speed to wave speed exceeds 1.0000 in at least one element. This usually indicates an error with the model definition. Additional diagnostic information may be found in the message file.
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