abaqus 機(jī)械沖擊的案例
考慮預(yù)應(yīng)力的機(jī)械沖擊分析 ￥10
預(yù)應(yīng)力的影響
帶預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)一般都會(huì)有效提高結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能，如消除結(jié)構(gòu)的局部模態(tài)，提高結(jié)構(gòu)整體或局部剛度，提高結(jié)構(gòu)的疲勞性能等。電池包結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的預(yù)應(yīng)力載荷如壓板預(yù)壓力，綁帶式模組綁帶的預(yù)張力，緩沖墊的預(yù)壓縮（過(guò)盈配合裝配）及螺栓預(yù)緊力等。
在仿真分析中如果不考慮預(yù)應(yīng)力的影響，得到的結(jié)果往往是偏保守的，甚至?xí)玫藉e(cuò)誤的結(jié)果和結(jié)論。
如何考慮帶預(yù)應(yīng)力的機(jī)械沖擊分析
在有限元分析中，預(yù)應(yīng)力的加載一般都是靜態(tài)分析模擬，而機(jī)械沖擊是一個(gè)動(dòng)態(tài)分析，我們需要在預(yù)應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行一個(gè)動(dòng)態(tài)分析，這樣便能實(shí)現(xiàn)帶預(yù)應(yīng)力的機(jī)械沖擊分析。
不同的仿真軟件隱式轉(zhuǎn)顯式的方法各不相同，但基本思路是一樣的。即先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力工況分析，再通過(guò)重啟動(dòng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力工況結(jié)果的傳遞。
Abaqus實(shí)現(xiàn)隱式轉(zhuǎn)顯式的方法
先用Abaqus standard進(jìn)行預(yù)應(yīng)力工況分析，并設(shè)置重啟動(dòng)；再通過(guò)重啟動(dòng)及關(guān)鍵字*import來(lái)完成Abaqus standard到Abaqus explicit的轉(zhuǎn)換。
Dyna實(shí)現(xiàn)隱式轉(zhuǎn)顯式的方法
Dyna中實(shí)現(xiàn)隱式轉(zhuǎn)顯式的方法很多，有dynain文件法，隱式轉(zhuǎn)顯式法，臨界阻尼法，動(dòng)力松弛法，準(zhǔn)靜態(tài)加載預(yù)應(yīng)力的方法等。考慮到各種方法的局限性和便捷性，建議使用動(dòng)力松弛法。
Dyna動(dòng)力松弛
在LS-DYNA中的動(dòng)力松弛是顯式求解器對(duì)線性和非線性的靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題進(jìn)行近似求解，其原理是通過(guò)增加阻尼使系統(tǒng)的動(dòng)能降低為零，求解得到問(wèn)題的近似解。
動(dòng)力松弛關(guān)鍵設(shè)置如下：
DRTOL收斂容差，默認(rèn)為0.001。理論上只要收斂容差設(shè)置足夠小，就可以使動(dòng)力松弛結(jié)果與靜態(tài)分析的結(jié)果一致。但是收斂容差太小會(huì)造成動(dòng)力松弛求解過(guò)程耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)甚至不收斂，所以在保證收斂的情況下適當(dāng)調(diào)小收斂容差即可。
IDRFLG設(shè)為1調(diào)用動(dòng)力松弛。
SIDR項(xiàng)取值不同，其意義也不同。
展開(kāi) 時(shí)域沖擊特征在機(jī)械故障診斷中的意義01
摘要：振動(dòng)診斷是機(jī)械故障診斷的最重要方式。在測(cè)試的振動(dòng)信號(hào)中，經(jīng)常能看到時(shí)域的沖擊特性，可能是很周期性的沖擊，也可能是看上去混亂的沖擊；每次沖擊能量可能是比較穩(wěn)定的，也可能沖擊峰值或大或小；甚至有的時(shí)域波形看上去沒(méi)有沖擊特性，但是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的信號(hào)處理后，埋沒(méi)的沖擊特性也會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。根據(jù)筆者多年的故障診斷經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)頻域故障診斷方法失效的時(shí)候，從時(shí)域的沖擊特性入手是一個(gè)很好的思路和技術(shù)路線。
01從軸承失效的四個(gè)階段來(lái)了解沖擊
軸承失效有著名的四個(gè)階段，目前來(lái)說(shuō)，已經(jīng)被普遍認(rèn)可，只是存在不同應(yīng)用場(chǎng)景和不同軸承型號(hào)下，各階段的具體分段頻帶不一樣。本文為了闡述方便，將頻率范圍分為：超高頻段，高頻段，中低頻段，全頻段。
第一階段：超高頻階段
筆者認(rèn)為該階段不屬于振動(dòng)范疇，主要依據(jù)是此階段沖擊能量太小，不足以激起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。此階段測(cè)量的信號(hào)屬于沖擊應(yīng)力波，沖擊應(yīng)力波可以理解為聲波在軸承結(jié)構(gòu)中傳播，由于頻率很高，所以可以稱為超聲波信號(hào)，聲發(fā)射診斷技術(shù)就是針對(duì)這種信號(hào)。也可以使用某類特殊的振動(dòng)傳感器，該傳感器固有諧頻在33KHz附件，雖然沖擊能量很微弱，但如果沖擊位置距離該傳感器很近，沖擊應(yīng)力波傳播到傳感器時(shí)，由于存在諧振放大，傳感器也能捕捉到這種超聲信號(hào)，這就是沖擊脈沖法的基礎(chǔ)。筆者再?gòu)?qiáng)調(diào)一次，該階段屬于沖擊范疇，不屬于振動(dòng)范疇。事實(shí)上，該階段的診斷并不重要，因?yàn)檩S承的損傷還很微弱，甚至剛剛出廠的新軸承就已經(jīng)存在，雖然學(xué)界對(duì)早期故障識(shí)別孜孜不倦的研究，但目前在工業(yè)上的價(jià)值是很有限的。
第二階段：高頻階段
隨著軸承損傷的加劇，沖擊能量越來(lái)越高，足以激發(fā)軸承部件的固有振動(dòng)，該頻率分布一般為幾千赫茲，此階段可以屬于結(jié)構(gòu)振動(dòng)范疇。
展開(kāi) 新能源汽車電池系統(tǒng)試驗(yàn)仿真2——機(jī)械沖擊試驗(yàn)
GB38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》.pdf
新能源汽車電池系統(tǒng)機(jī)械沖擊試驗(yàn)仿真
今年五月份，工業(yè)和信息化部門(mén)組織和制訂了三個(gè)有關(guān)電動(dòng)汽車領(lǐng)域的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，并由國(guó)家市監(jiān)局、標(biāo)準(zhǔn)委批準(zhǔn)發(fā)布，實(shí)施日期定于明年元旦。其中GB38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》里詳細(xì)介紹了PACK系統(tǒng)需要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)。這里簡(jiǎn)單介紹一下機(jī)械沖擊工況的仿真。
相比15年的標(biāo)準(zhǔn)，今年的標(biāo)準(zhǔn)在機(jī)械沖擊方面主要體現(xiàn)在沖擊次數(shù)、加速度與脈沖時(shí)間的變化上，加速度大小由25g變成7g，次數(shù)由3次變?yōu)?次，脈沖時(shí)間由15ms變成6ms。
箱體一般使用鋁合金形材，箱蓋SMC或者鈑金沖壓件，材料多選用24號(hào)（部分焊點(diǎn)100或剛體20號(hào)），模組等可適當(dāng)簡(jiǎn)化，掛耳孔一般做剛體內(nèi)套，作為加速度施加位置，建立機(jī)械沖擊分析有限元模型。
視具體情況使用質(zhì)量縮放以及計(jì)算機(jī)核數(shù)，適當(dāng)調(diào)用虛擬內(nèi)存，注意控制輸出力曲線、能量曲線等供分析，提交計(jì)算，輸出機(jī)械沖擊動(dòng)畫(huà)、云圖、能量曲線：
通過(guò)判斷部件塑性應(yīng)變有沒(méi)有超過(guò)材料延伸率判斷結(jié)構(gòu)的可靠性，保證蓄電池包無(wú)泄漏、外殼破裂、著火或爆炸等現(xiàn)象。
個(gè)人水平有限，如有錯(cuò)誤，歡迎指正。
個(gè)人原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，謝謝。
附件為大家提供國(guó)標(biāo)GB38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》，有興趣可下載查閱。
展開(kāi) ABAQUS導(dǎo)入初始場(chǎng)變量（預(yù)定義場(chǎng)）多次低速沖擊以及沖擊后壓縮 ￥38
ABAQUS導(dǎo)入初始場(chǎng)變量（預(yù)定義場(chǎng)）
通常利用ABAQUS計(jì)算時(shí)，需要多步驟分析，例如計(jì)算多次低速沖擊以及沖擊后壓縮等，下面詳細(xì)描述利用數(shù)據(jù)傳遞方法進(jìn)行多步驟分析。（建議購(gòu)買(mǎi)視頻，視頻內(nèi)包含此帖子）
導(dǎo)入效果圖如下：
導(dǎo)入的損傷云圖
導(dǎo)入的應(yīng)力場(chǎng)
導(dǎo)入的位移場(chǎng)
分層損傷的導(dǎo)入
1. 計(jì)算完成后，新建一個(gè)ABAQUS 窗口，切記與上一步計(jì)算的ODB文件在同一個(gè)文件夾下，導(dǎo)入Part部件
9.15-9.18 西安 斯姆勒 | 航空航天機(jī)械及電子結(jié)構(gòu)振動(dòng)、沖擊、碰撞及疲勞壽命數(shù)值仿真技術(shù) 工程應(yīng)用培訓(xùn)
點(diǎn)擊報(bào)名：http://jishulink.mikecrm.com/R6ml5ti
新能源電池包、模組等結(jié)構(gòu)基于ABAQUS的多次沖擊（連續(xù)沖擊）、多次跌落等多個(gè)顯式工況的累加計(jì)算 ￥9.99
本方法可用于顯式工況后動(dòng)能的釋放、多個(gè)不同顯式工況的累加計(jì)算等（如沖擊完跌落，先X向沖擊再Y向沖擊等）
對(duì)于新能源電池包、模組等結(jié)構(gòu)通常會(huì)有多次沖擊（連續(xù)沖擊）或多次跌落的要求，采用ABAQUS進(jìn)行顯式動(dòng)力學(xué)求解時(shí)，進(jìn)行完一個(gè)顯示分析工況的求解后，結(jié)構(gòu)往往有很大的動(dòng)能，不能直接進(jìn)行第二個(gè)顯式工況的加載，本文以某一簡(jiǎn)化的模組為例說(shuō)明在ABAQUS中解決連續(xù)沖擊的問(wèn)題。
案例采用的模組12Kg，沖擊工況為25g/15ms，Y向沖擊兩次。
以下為計(jì)算的結(jié)果對(duì)比，首先是第一次正常沖擊的結(jié)果，第二個(gè)是消除第一次沖擊后動(dòng)能及彈性變形的結(jié)果，此時(shí)保留了塑形變形與殘余應(yīng)力，第三個(gè)是在第二個(gè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一次正常沖擊，可以看出，連續(xù)兩次沖擊后，模組側(cè)板的塑性應(yīng)變有增大。
觀察第一次沖擊和第二次沖擊的動(dòng)能曲線，可以看出兩次沖擊的動(dòng)能曲線基本重合。
以下付費(fèi)內(nèi)容包含模型文件，操作步驟說(shuō)明文件等，感興趣的可以下載學(xué)習(xí)。
展開(kāi) 調(diào)用ABAQUS內(nèi)置JH2模型模擬沖擊損傷-ABAQUS例子
結(jié)果如下：
impactsiliconcarbide_jh2.txt
把附件的txt后綴直接改為inp文件即可運(yùn)行
ABAQUS斷裂模擬收徒 ，快速學(xué)會(huì)各種ABAQUS斷裂模擬方法 **/人（將有機(jī)會(huì)享有各種插件以及程序，價(jià)值**、專門(mén)定制視頻、全程親自教學(xué)、各種模型調(diào)試及解答問(wèn)題等等，傾囊相教）
ABAQUS中沖擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解方法
接觸
接觸問(wèn)題在工程中處處可見(jiàn)，復(fù)合材料的沖擊問(wèn)題也存在沖擊頭與層合板之間的接觸。當(dāng)兩個(gè)物體彼此接觸時(shí)，垂直于接觸面的力作用在兩個(gè)物體上。如果在接觸面之間存在摩擦，可能產(chǎn)生剪力以阻止物體的切向運(yùn)動(dòng)。接觸模擬的目的是確定表面上發(fā)生接觸的面積和計(jì)算所產(chǎn)生的接觸力。
在有限元分析中，接觸問(wèn)題屬于非線性問(wèn)題，但又區(qū)別于材料非線性和幾何非線性，屬于邊界條件非線性問(wèn)題。接觸條件是特殊的不連續(xù)約束，允許力從模型的一部分傳遞到另一部分。只有兩個(gè)表面發(fā)生接觸時(shí)才會(huì)產(chǎn)生約束，當(dāng)分開(kāi)時(shí)，就不存在約束了。分析時(shí)，需要判斷什么時(shí)候表面發(fā)生接觸并采用響應(yīng)的約束，什么時(shí)候表面分開(kāi)并解除約束。
復(fù)合材料沖擊接觸分為靜態(tài)接觸和動(dòng)態(tài)接觸。前者不考慮接觸過(guò)程隨時(shí)間的變化，忽略了慣性效應(yīng)。實(shí)際上，復(fù)合材料沖擊響應(yīng)一般由瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)或者應(yīng)力波控制的。本文在計(jì)算過(guò)程中，采用動(dòng)態(tài)接觸。
3.1 ABAQUS接觸功能描述
ABAQUS/Explicit提供了兩種模擬接觸相互作用的算法[29]。
展開(kāi) ABAQUS沖擊失效
使用子程序?yàn)?unifiber的vumat定義單元?jiǎng)h除
問(wèn)題如下:
失效單元?jiǎng)h除后，位移載荷曲線有明顯的驟降，初步考慮是單元?jiǎng)h除引起的，有什么辦法解決嗎？真實(shí)數(shù)據(jù)沒(méi)有這部分驟降
圖示為三個(gè)選中單元的位置和輸出mises應(yīng)力值
基于ABAQUS單點(diǎn)顯式VDLOAD/隱式DLOAD激光沖擊加載(圓形光斑和方形光斑) ￥50
激光沖擊強(qiáng)化是一種相對(duì)而言較新的機(jī)械表面處理方式。就目標(biāo)而言它與機(jī)械噴丸強(qiáng)化類似：在材料的表面和近表面引入有益的殘余壓應(yīng)力。激光沖擊強(qiáng)化使用高功率激光脈沖將表面電離成高壓等離子體，在一個(gè)透明的慣性約束介質(zhì)中（通常是水）進(jìn)行操作。可以使用一種類似黑色鋁箔膠帶的犧牲性涂層作為熱保護(hù)覆蓋層來(lái)保護(hù)靶材表面的完整性。與機(jī)械噴丸相比，使用激光沖擊的制造優(yōu)勢(shì)是可控的準(zhǔn)確性和精度，有害表面改性的減少和疲勞壽命的提高。隨著有限元技術(shù)的逐漸發(fā)展，激光沖擊殘余應(yīng)力的演變得以可視化研究。傳統(tǒng)的建模方式通過(guò)GUI方式切分出特定形狀和大小的光斑面，然后在此光斑面施加隨時(shí)間（幅值曲線）和空間（解析場(chǎng)）變化的載荷，效率低，不適合多光斑的研究。ABAQUS軟件可以通過(guò)顯式VDLOAD或隱式DLOAD子程序二次開(kāi)發(fā)進(jìn)行單點(diǎn)/多點(diǎn)激光沖擊模擬，效率高。不同之處在于隱式相對(duì)計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)但是可以在第一步沖擊后直接在第二步進(jìn)行回彈分析，無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞來(lái)計(jì)算回彈過(guò)程。
本帖基于ABAQUS的VDLOAD/DLOAD子程序?qū)Ρ蕊@式/隱式算法下不同光斑形狀的應(yīng)力和塑性應(yīng)變。首先進(jìn)行模型構(gòu)建。
材料采用Ti-6Al-4V鈦合金，有限單元區(qū)賦予彈塑性參數(shù)，無(wú)限單元賦予彈性參數(shù)。具體參數(shù)如下：
密度：4.5e-9；彈性：1.2e5,0.34；塑性：A:1098 B:1092 C:0.014 n:0.93 參考應(yīng)變率：1
裝配：全局坐標(biāo)原點(diǎn)與有限單元頂點(diǎn)重合。
展開(kāi) abaqus纖維復(fù)合材料落錘沖擊 ￥89
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abaqus纖維復(fù)合材料落錘沖擊，
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內(nèi)插0.01mm有厚度cohesive單元
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采用puck失效子程序，已調(diào)試完成，已解決網(wǎng)格畸變報(bào)錯(cuò)問(wèn)題，內(nèi)附有CAE，inp，puck子程序，可直接拍!
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可贈(zèng)送快速建模插件!
展開(kāi) 
Abaqus纖維金屬層合板沖擊后壓縮試驗(yàn)！（glare板） ￥99
Abaqus纖維金屬層合板沖擊后壓縮試驗(yàn)！（glare板）
已實(shí)現(xiàn)層合板斷裂，且已解決網(wǎng)格畸變問(wèn)題，層間內(nèi)插cohesive單元，補(bǔ)片與母體間采用cohesive膠接，模型采用hashin失效準(zhǔn)則
內(nèi)附有cae，inp，Vumat 子程序
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可贈(zèng)送收集的纖維復(fù)合材料相關(guān)學(xué)習(xí)資料，特別適合初學(xué)者！
ABAQUS機(jī)械噴丸 ￥399
機(jī)械噴丸：
利用彈丸高速沖擊到靶材，使其表面產(chǎn)生塑性變形產(chǎn)生殘余應(yīng)力以及加工硬化從而提高材料的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。
影響噴丸強(qiáng)度的工藝參數(shù)主要有：彈丸直徑、彈流速度、彈丸流量、噴丸時(shí)間等。彈丸直徑越大，速度越快，彈丸與工件碰撞的動(dòng)量越大，噴丸的強(qiáng)度就越大。噴丸形成的殘余壓應(yīng)力可以達(dá)到零件材料抗拉強(qiáng)度的60％，殘余壓應(yīng)力層的深度通常可達(dá)0.25mm，最大極限值為１mm左右。噴丸強(qiáng)度需要一定的噴丸時(shí)間來(lái)保證，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，噴丸強(qiáng)度達(dá)到飽和后，再延長(zhǎng)噴丸時(shí)間，強(qiáng)度不再明顯增加。在噴丸強(qiáng)度的阿爾門(mén)試驗(yàn)中，噴丸強(qiáng)度的表征為試片變形的拱高。
隨機(jī)噴丸
ABAQUS支持的四種粒子生成的概率密度函數(shù)
正態(tài)分布 對(duì)數(shù)正態(tài)分布 均勻分布 分段線性分布
深度方向殘余應(yīng)力圖
機(jī)械噴丸包括：?jiǎn)螐椡琛⒍鄰椡韬碗S機(jī)彈丸
文件中多彈丸的建模采用陣列彈丸建模，隨機(jī)彈丸的建模參考：
基于ABAQUS的python不同噴丸角度的隨機(jī)彈丸噴丸插件_Python腳本 abaqus模擬噴丸-技術(shù)鄰 (jishulink.com)
上述移動(dòng)式機(jī)械噴丸模擬只作為參考，只作為演示，具體理論精確控制參考：
ABAQUS粒子生成器如何控制粒子的生成個(gè)數(shù)_abaqus dem模擬 ABAQUS-技術(shù)鄰 (jishulink.com)
粒子透明下塑性應(yīng)變動(dòng)畫(huà)
上述動(dòng)畫(huà)參考付費(fèi)文件的隨機(jī)噴丸的第二個(gè)speed70.inp文件以及inp修改的最新txt文件以及最為準(zhǔn)確的解釋
展開(kāi) ABAQUS纖維混凝土沖擊破壞三維模型
纖維混凝土作為土木工程領(lǐng)域常用的復(fù)合材料具備良好的抗裂性及抗沖擊性能，纖維混凝土在荷載下的破壞行為及本構(gòu)關(guān)系對(duì)其應(yīng)用范圍具有重要影響。本案例通過(guò)AutoCAD隨機(jī)三維纖維插件建立隨機(jī)投放的圓柱體纖維模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過(guò)混凝土損傷塑性力學(xué)模型，研究沖擊荷載作用下鋼纖維混凝土的破壞情況。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD 隨機(jī)三維纖維V1.1插件建立隨機(jī)投放的圓柱體實(shí)體纖維及立方體混凝土試件三維模型，并將基體與纖維部件分別導(dǎo)出為.iges格式文件備用。
將導(dǎo)出的纖維模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
對(duì)纖維及基體部件分別設(shè)置材料，基體部分設(shè)置混凝土損傷塑性模型(CDP)，纖維部分設(shè)置為鋼材。
新建離散剛體殼部件，作為試件的荷載施加板，并將其與試件裝配為整體。
添加動(dòng)力，顯式分析步，并設(shè)置相互作用，通過(guò)參考點(diǎn)創(chuàng)建耦合約束，設(shè)置加載板與試件的接觸。
將下板設(shè)置為固定約束，上板添加豎向位移。
對(duì)纖維混凝土模型劃分網(wǎng)格。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看結(jié)果。
展開(kāi) abaqus沖擊可樂(lè)罐欣賞
abaqus沖擊可樂(lè)罐欣賞
