abaqus氣動彈性分析的案例
CFD學習：氣動彈性顫振分析
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
氣動彈性顫振是作用在飛機上的空氣動力載荷導致其振動或振蕩時的一種現象。
空氣動力載荷和結構變形之間的正反饋回路會導致飛機顫振。
流體-結構相互作用的 CFD 模擬建立了氣動載荷與結構變形之間的關系，以幫助識別潛在的顫振風險。
飛機結構和氣流條件對氣動彈性顫振分析有重大影響
飛機結構在飛行過程中與周圍氣流相互作用時會受到各種空氣動力和力矩。該飛機旨在承受這些動態載荷以保持飛行穩定性。然而，在某些條件下，這些空氣動力載荷會導致飛機振動或擺動，從而引起稱為顫振的現象。
氣動彈性顫振是飛機設計中的一個重要問題，因為它容易導致結構失效。一種緩解策略是氣動彈性顫振分析，它可以提供有關顫振行為的更多詳細信息，并確定確保飛機安全所需的設計變更。
在本文中，讓我們進一步了解顫振的概念以及氣動彈性顫振分析在飛機性能中的重要性。
什么是氣動彈性顫振？
氣動彈性顫振是由于氣動載荷與結構之間的相互作用而在飛行器中發生的高頻振動。當飛機在空中移動時，空氣動力可能導致飛機結構變形。反過來，施加到結構上的空氣動力載荷也會發生變化。可以有兩種類型的更改：
氣動載荷與結構之間的反饋回路相互作用
正反饋回路
結構變形導致氣動載荷增加，進而導致進一步變形，從而進一步增加氣動載荷。
循環一直持續到飛行器達到不受控制的振動或振蕩階段。
展開 基于TSDT與DQM的高階氣動彈性求解器：復合材料變剛度/變厚度非線性顫振分析
針對傳統商業有限元在處理變剛度復合材料（VSCL）與變厚度幾何時存在的網格畸變、計算耗時長、非線性極易發散等痛點，本人開發了一套基于 MATLAB 的高階半解析氣動彈性求解器。
本求解器直接基于連續介質力學方程進行離散，可實現復合材料板殼/懸臂翼面的極速參數掃描與深區非線性分岔追蹤。現分享部分計算結果，并承接相關復雜工況的定制計算與數據圖表輸出。
一、 核心理論框架
結構本構： 采用三階剪切變形理論（TSDT），精準計及蜂窩軟芯等夾層結構的橫向剪切效應，避免一階理論（FSDT）的非保守性誤差。
氣動模型： 基于超聲速一階活塞理論。
數值離散： 采用梯形/任意四邊形域等參映射，結合算子化微分求積法（DQM），以極少的網格節點實現高精度全局離散，徹底消除有限元長寬比災難。
二、 求解器核心功能邊界
復雜特征兼容： 支持曲線纖維變剛度路徑空間分布、支持展向厚度漸縮/雙楔形截面、支持各種經典邊界條件（懸臂、簡支等）。
線性頻域分析： 極速提取復特征值，繪制高分辨率 V-g / V-f 根軌跡圖。支持多約束下的全參數空間顫振邊界尋優。
非線性時域分析（核心優勢）： 基于 von Kármán 大變形假設，采用時域雙軌分岔追蹤法。可穩定提取極限環振蕩（LCO）幅值分岔拓撲。
深區高維相空間分析： 支持深度超臨界區的高次諧波 FFT 分析、繪制龐加萊截面、捕捉吸引盆分裂與模態躍遷。
三、 業務對接
本求解器運行效率極高，單工況特征值提取僅需數秒。
如果您課題組遇到商業軟件不收斂、或者急需底層數據支撐機理分析，歡迎私信聯系。
展開 技術鄰周報Q14：時程分析/ABAQUS/動力系統/Fluent/沖壓分析/振動噪聲/LS-DYNA/氣動分析...
我們可以通過仿真進一步分析該技術的聲學特性和非線性性質。
12、列車氣動外形分析：車頭越尖越好嗎？
作者：
白露丹楓
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1821039
近年來，我國的高鐵取得了長足發展，以至于開始在海外的競爭中也開始聲譽顯赫。對于散仙這么一個小老百姓而言，可能最直接的感受就是，從成都到蘭州特快列車需要19小時左右，現在高鐵僅需7小時左右。我們所見到高鐵列車車頭大多是近似尖頭狀的，很顯然，這是為了列車頭有更好的外形氣動性能，以降低高速行駛時迎面的垂直于截面的滯止壓力，減小列車風阻。外形氣動性能分析是高鐵列車頭外形設計必經的步驟之一，那么，列車頭的風阻到底能達到一個什么樣的程度呢？
12、基于ABAQUS的建筑結構時程分析
作者：
??N
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1821345
2021年5月18日下午，位于深圳市華強北商圈的賽格大廈出現強烈晃動現象，一位當時在賽格大廈電子企業工作者坦言大廈出現明顯晃動后，他們沒法在高樓里安心工作。正當人們還不明具體原因時，5月19日中午和20日中午大樓再次出現了晃動。雖然晃動的感覺沒有18日強烈，但依然引發了一定的恐慌情緒，有些公司將自己的重點文件和設備打包帶離了賽格大廈，另覓地點存放。
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展開 ABAQUS 氣動手指分析案例 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、掌握氣動手指分析部件的三維模型繪制
2、理解氣動手指分析的靜力學分析步的建立
3、學習氣動手指材料參數的設置
4、了解超彈性靜力學網格的劃分
5、學習壓力載荷的施加
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
案例介紹了使用ABAQUS進行氣動手指彎曲分析。
本案例提供了分析相關的分析文件。
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展開 
Abaqus超彈性材料分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
三、后處理
1、位移云圖
圖8 位移云圖
2、應力云圖
圖9 接觸定義
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷
Abaqus超彈性材料分析
本案例所用模型如下：
其中，上面1為壓塊，結構剛材料，2為橡膠超彈性材料。
有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。
今天將以這種方式介紹使用workbench實現齒輪嚙合的分析流程。
圖1 模型認識
一、前處理
1.1 幾何模型的構建
本案例中的幾何模型較為簡單，因此直接在abaqus中創建。
本例使用平面應力應變單元模擬實體的壓縮過程，將Module切換到Part模塊，單擊create part創建壓塊部件，部件類型選擇2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環境，繪制壓塊圖形如圖1，繪制完成后單擊done完成壓塊的創建。繼續單擊create part創建橡膠部件，部件類型也為2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環境，繪制橡膠圖形如圖1所示，繪制完成后單擊done退出橡膠的創建。
1.2 材料參數的定義
1.2.1 材料本構
將Module切換到property模塊。單擊create material創建材料，壓塊使用結構剛材料，密度設置7850kg/m3,楊氏模量為2.1e11Pa，泊松比為0.3。
橡膠使用超彈性材料，使用Mooney-Rivlin本構模型。
展開 ANSA-Abaqus實例分享－基于Test Data的橡膠襯套超彈性分析
實例
1、根據幾何數據建立襯套的有限元模型，橡膠與襯管之間用共節點連接：
2、建立橡膠與內外襯管之間的接觸，接觸方式為通用接觸：
3、約束襯套外表面1-6自由度，在內套管中心點施加X向的強制位移：
4、建立Static分析步進行靜力分析：
5、分析結果如下：
X向加載
本文部分內容參考：Abaqus官方幫助文檔
文章來源：汽車研發中心
【子程序】Abaqus顯式分析梁單元超彈性VUMAT
顯式分析梁單元超彈性不可用
有次在做一個張拉整體結構分析時，為對比拉力材料對Tensegrity沖擊動態響應的影響，我試了尼龍和橡膠材料，并且對單元類型也進行了不同的嘗試-Beam/Truss Element，當試到B31-超彈性本構這個組合時，Abaqus返回了一個ERROR: "Hyperelasticity or hyperfoam is not available with beam elements in Abaqus/Explicit."
Tensegrity分析（Truss）：左-尼龍線，右-橡皮筋
這個報錯難道是因為橡膠材料的不可壓縮性？帶著疑惑查了查幫助文檔：Abaqus有明確地說明超彈性本構模型可以用于Standard中的梁單元，但沒有提Explicit梁單元能不能用，表達算是比較模糊，因為其他本構模型的介紹中，往往對于禁用單元講的都比較干脆。
適用于顯式梁單元的超彈性VUAMT
后來發現，原來達索官方專門為顯式分析的梁單元提供了一個超彈性本構模型的VUMAT，其應變能函數是基于第一不變量I1的描述，可以通過用戶提供的單軸名義應力-應變數據，計算有限變形框架下的柯西應力，不過目前沒有將其正式內置于Abaqus材料模型中，所以很多人都不知道。
展開 Abaqus在航天航空領域的流固耦合和氣彈性分析
Abaqus在航天航空領域的流固耦合和氣彈性分析.pdf
Abaqus在航天航空領域的流固耦合和氣彈性分析.pdf
Abaqus/Explicit超彈性分析告訴你
傳統彈弓的威力還是挺強的，隨便拉一下，彈丸就可以達到40m/s左右，顯然它很危險，但在Abaqus里面玩還是比較安全的。如下圖的仿真計算，橡膠帶原長90mm，凈拉伸100mm（約為最大拉伸量的2/3），釋放的瞬間，彈丸在7ms內可加速到37.6m/s。
這速度打到玻璃上肯定是碎了，小時候干過的可以舉個手。
歪果仁發明了一種更厲害的彈弓pocket shot，速度可以達到驚人程度，他們怎么做到的呢？
可以計算一下，同樣是90mm的彈弓，假如凈拉伸長度70mm，彈丸能達到多快的速度。
85.1m/s！而且只用了2ms就完成彈丸加速。所以玩歸玩，這東西千萬不要打人或小動物，會出事的。
其他拉伸長度的計算結果如下：
將上表的最后兩列畫成曲線，作為仿真得到的膠皮等效單軸拉伸應力-應變曲線如下：
天然橡膠材料的拉伸強度為17MPa，而彈弓上常用的一般是硫化橡膠，具有更高的拉伸強度以及抗撕裂性能，其極限拉伸應力不低于25MPa，不過考慮到橡膠材料循環加載時具有Mullin Effect，彈弓拉來拉去的使用條件下，實際強度肯定是要折減的，因此這個數值應該在20MPa左右。回到表格，可以插值出pocket shot實際極限速度約為105m/s。
這個仿真結果和Google到的pocket shot極限速度范圍300-350fps（91.4-106m/s）還是蠻一致的。
展開 怎樣在Abaqus中定義橡膠等超彈性材料？橡膠產品仿真分析怎么做？
超彈性材料如橡膠等在工業、建筑和國防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應用，如汽車懸置、艦船、航天器隔振器等。
橡膠材料的應力-應變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時應力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。
橡膠本構關系非常復雜。在大量的實驗數據的基礎上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學特征。Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優勢，為用戶提供了多種橡膠材料的本構模型，用戶可以根據實驗數據和材料的力學行為特征做出選擇。通過擬合實驗數據，確定所選本構方程中的系數，這些過程在程序中可自動完成。
由于超彈性體的特殊性質，基于楊氏模量和泊松比所建立的本構模型不再滿足對大變形行為的描述，我們用應變勢能（strain energy/potential）來表達超彈性材料的應力-應變關系。
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