abaqus多孔彈性的案例
在 COMSOL 中分析特殊的多孔彈性超材料
本文我們將通過數值研究探討一種能夠在靜水壓力的作用下膨脹的多孔彈性超材料（由帶空隙的單一材料制成）。
超材料與 3D 打印結合
“3D 打印”和“超材料”具有廣闊的應用前景，能夠制造定制的醫療植入物，打印房屋，應用于聲學隱形技術，是改變我們周圍世界的前沿科技潮流。
3D 打印機。圖片由 Jonathan Juursema 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用,通過 Wikimedia Commons 分享。
通過兩種技術的結合，我們可以使用直接激光寫入（direct-laser-writing，簡稱 DLW）打印來制造復雜的超材料，這種工藝對于其他制造技術而言相當困難或不可能實現。這個想法的靈感來源于德國卡爾斯魯厄理工學院（Karlsruhe Institute of Technology）和法國勃艮第弗朗什-孔泰大學（Université de Bourgogne Franche-Comté）的研究小組。他們共同研究了在穩定和靜態條件下表現出獨特的負等效壓縮性力學性能的超材料。
研究具有負等效壓縮效應的多孔彈性超材料
研究人員的多孔彈性超材料是一種人造三維復合材料，當周圍環境產生的靜水壓力增加時，將發生各向同性的膨脹。大多數天然彈性材料的反應與之相反，當周圍的靜水壓力增加時，它們的體積會變小。
海綿是一種受多孔彈性現象影響的材料。
那么為什么超材料會膨脹呢？為了回答這個問題，讓我們來觀察一下超材料。超材料由單一的普通固體成分構成，材料內為中空的三維十字結構，此結構內部的隱藏空間包含恒壓空氣。每個十字的末端都有圓形的膜片。
當周圍壓力與十字結構中的壓力不同時，膜片向內或向外彎曲。在膜片變形的作用下，與膜片非對稱相連的桿狀物使十字結構旋轉。
展開 在 COMSOL 中分析特殊的多孔彈性超材料
本文我們將通過數值研究探討一種能夠在靜水壓力的作用下膨脹的多孔彈性超材料（由帶空隙的單一材料制成）。
超材料與 3D 打印結合
“3D 打印”和“超材料”具有廣闊的應用前景，能夠制造定制的醫療植入物，打印房屋，應用于聲學隱形技術，是改變我們周圍世界的前沿科技潮流。
3D 打印機。圖片由 Jonathan Juursema 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用,通過 Wikimedia Commons 分享。
通過兩種技術的結合，我們可以使用直接激光寫入（direct-laser-writing，簡稱 DLW）打印來制造復雜的超材料，這種工藝對于其他制造技術而言相當困難或不可能實現。這個想法的靈感來源于德國卡爾斯魯厄理工學院（Karlsruhe Institute of Technology）和法國勃艮第弗朗什-孔泰大學（Université de Bourgogne Franche-Comté）的研究小組。他們共同研究了在穩定和靜態條件下表現出獨特的負等效壓縮性力學性能的超材料。
研究具有負等效壓縮效應的多孔彈性超材料
研究人員的多孔彈性超材料是一種人造三維復合材料，當周圍環境產生的靜水壓力增加時，將發生各向同性的膨脹。大多數天然彈性材料的反應與之相反，當周圍的靜水壓力增加時，它們的體積會變小。
海綿是一種受多孔彈性現象影響的材料。
那么為什么超材料會膨脹呢？為了回答這個問題，讓我們來觀察一下超材料。超材料由單一的普通固體成分構成，材料內為中空的三維十字結構，此結構內部的隱藏空間包含恒壓空氣。每個十字的末端都有圓形的膜片。
當周圍壓力與十字結構中的壓力不同時，膜片向內或向外彎曲。在膜片變形的作用下，與膜片非對稱相連的桿狀物使十字結構旋轉。
展開 特殊多孔彈性超材料的仿真分析
在文本中，我們將通過數值研究探討一種能夠在靜水壓力的作用下膨脹的多孔彈性超材料（由帶空隙的單一材料制成）。
超材料與 3D 打印結合
“3D 打印”和“超材料”是“COMSOL 文章”版塊的兩個熱門話題。它們具有廣闊的應用前景，能夠制造定制的醫療植入物，打印房屋，應用于聲學隱形技術，是改變我們周圍世界的前沿科技潮流。
3D 打印機。圖片由 Jonathan Juursema 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用,通過 Wikimedia Commons 分享。
通過兩種技術的結合，我們可以使用直接激光寫入（direct-laser-writing，簡稱 DLW）打印來制造復雜的超材料，這種工藝對于其他制造技術而言相當困難或不可能實現。這個想法的靈感來源于德國卡爾斯魯厄理工學院（Karlsruhe Institute of Technology）和法國勃艮第弗朗什-孔泰大學（Université de Bourgogne Franche-Comté）的研究小組。他們共同研究了在穩定和靜態條件下表現出獨特的負等效壓縮性力學性能的超材料。
研究具有負等效壓縮效應的多孔彈性超材料
研究人員的多孔彈性超材料是一種人造三維復合材料，當周圍環境產生的靜水壓力增加時，將發生各向同性的膨脹。大多數天然彈性材料的反應與之相反，當周圍的靜水壓力增加時，它們的體積會變小。
海綿是一種受多孔彈性現象影響的材料。
那么為什么超材料會膨脹呢？為了回答這個問題，讓我們來觀察一下超材料。超材料由單一的普通固體成分構成，材料內為中空的三維十字結構，此結構內部的隱藏空間包含恒壓空氣。每個十字的末端都有圓形的膜片。
當周圍壓力與十字結構中的壓力不同時，膜片向內或向外彎曲。在膜片變形的作用下，與膜片非對稱相連的桿狀物使十字結構旋轉。
展開 利用Sim 3D 2206版本對赫姆霍茲諧振器進行聲學仿真求解時，出現“流體邊界條件 Visco-Thermal Treatment(1)部分或完全分布于非流體和非多孔彈性單元”的錯誤提示。麻煩問一下
[圖片]
基于ABAQUS超彈性材料橡膠襯套的剛度計算 附基于Abaqus的橡膠和粘彈性建模下載
橡膠材料作為一種具有可逆形變的高彈性、高分子聚合物材料，基于其在彈性特性方面所具有的超彈性與粘彈性一直被廣泛應用于各個工程領域的減振制品中。對于一些結構簡單的橡膠制品，我們可以基于一些理論推導或工程經驗算法在設計初期來獲取其靜剛度特性。但由于橡膠具有非線性粘彈性與超彈性，這種理論計算結果往往與試驗存在一定誤差，并且這種誤差在一般情況下是不可以忽略不計的，其具有一定的工業應用價值。
為減小誤差或實現零誤差的前期預測，我們引入了有限元仿真分析技術，其可以通過控制模型參數與網格質量實現較小誤差的預測計算。其價值也在各個行業實際的生產中得到了很好的驗證。本文基于減振襯套簡單講訴一下基于ABAQUS軟件的橡膠制品靜剛度仿真分析過程。
仿真分析過程可分為三個大過程：前處理、求解計算和后處理。本文基于ABAQUS軟件設定的分析步驟，不再重點區分分析的三個過程，將操作過程拆分為：部件、屬性、裝配、分析步與輸出設置、相互作用、網格、加載、作業提交與監管以及計算結果的可視化處理九個模塊，下面講訴橡膠襯套靜剛度仿真分析過程。
一、部件
由于本文主旨是為介紹橡膠剛度仿真的過程，所以選用了結構較為簡單的橡膠襯套為例，直接借助ABAQUS軟件的部件模塊常見如圖1所示的幾何模型。
圖1、幾何模型結構圖
二、屬性
為了使仿真結果更接近與實驗值或真實值，除了需要一個適合的仿真求解器和一個高質量的網格文件，更需要選擇一個合適的橡膠本構模型，在ABAQUS軟件中內置了許多相對成熟的橡膠本構模型（如圖2所示），我們可以通過指定相關的系數來實現本構模型的定義,當然我們還可以直接提交我們的試驗數據，交由ABAQUS軟件進行擬合，得出相對精準的參數。
展開 西南大學黃進教授和甘霖副教授提出負泊松比結構力學強化輕質化生物基材料的普適性方法：軸向/徑向控比粘彈性壓縮多孔材料負泊松比結構化
該結果表明，軸向與徑向控比粘彈性壓縮引起的負泊松比結構化實現了輕質化PBS多孔材料的高力學性能。
這種軸向與徑向控比粘彈壓縮負使輕質化生物基材料高性能化的方法，不僅大幅提升了輕質化生物基材料的力學性能，同時避免了傳統化學或物理改性手段的帶來的制造成本與技術難度增加及相關不可控因素。相對傳統改性手段，這種負泊松比的力學性能補強方法更加簡單高效且普適性更強，更有利于規模化制造，可促進輕質化生物基材料在生物傳感、醫療設備、汽車船舶（如圖1g）等領域取代傳統環境不友好的石油基材料。
西南大學化學化工學院博士研究生何毅是該成果的第一作者，西南大學黃進教授和甘霖副教授是通訊作者。該成果得到了包括國家自然科學基金在內的多項基金的資助。
論文鏈接:
https://doi.org/10.1021/acsapm.0c01232
展開 ABAQUS三維多孔結構建模插件QSGS3D V2版本 ￥598
插件介紹
QSGS3D V2.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus2024及以上版本軟件內基于Quartet Structure Generation Set（QSGS）隨機生長四參數生成法構建三維多孔介質雙相材料，插件可指定生成試件的長度、寬度、高度以及劃分的網格單元尺寸。可控制隨機生長四參數中的分布概率(Distribution probability)、生長概率(Growth probability)及體積分數(Volume fraction)。由于未涉及到多相生長之間的相互影響，故不需要考慮交互生長概率(Interaction growth probability)參數。
QSGS原理
1． 在設定范圍內隨機布置指定數量的種子作為生長核。
2． 給定相應的生長概率，使得生長核在鄰域范圍內以一定概率向周圍擴展生長并形成新的生長核。
3． 迭代（2.）步驟，直到生長核擴展到指定的體積分數結束程序。
模型展示
插件可基于隨機生長四參數法生成具有周期性邊界條件（Periodic Boundary Condition，PBC）的代表性體積單元（Representative Volume Elementary，RVE）模型等。
可將生成的模型創建網格部件后刪除孔隙單元來實現多孔結構并進行模擬分析。以下為多孔結構的軸心受壓應力及位移模擬結果。
適用版本
插件可運行在Windows10、11系統上，支持Abaqus2024及以上版本。
展開 ABAQUS基于Voronoi的多孔板模型
本案例介紹在ABAQUS內基于Voronoi泰森多邊形算法建立多孔結構板模型，并對多孔板進行簡單的受壓力學模擬。
多孔結構板模型是通過CAD Voronoi V2.5版本插件參數化繪制圖形后建立，在建模中僅需要用到下圖中的綠色圖形內容。
如下圖所示，清理掉不需要的圖層內容后，在AutoCAD內建立多孔板的二維面域模型。
可在CAD內通過拉伸的方式將模型拉伸為三維多孔板，將生成的多孔板模型導出為iges格式文件。
將多孔板模型以部件的形式導入到ABAQUS內。
指定材料建立裝配并施加載荷，這里對多孔板的一側設置固定約束，另一側指定位移，模擬多孔板的受壓狀態。
進行網格劃分，單元尺寸建議小于插件內設置的孔壁厚參數，以保證良好的網格質量。
提交作業并分析模擬結果，可研究為減輕重量而設計的多孔板在壓力作用下其受壓強度，進而進行后續的局部補強及孔隙優化設計。
展開 ABAQUS隨機雙相材料多孔結構建模
在Abaqus CAE軟件內，將兩份iges文件導入。
對兩個部件指定不同的材料類型，并裝配形成雙相材料幾何模型。
進行網格劃分操作。
設置兩部件之間的相互作用。
設置分析步后對模型添加載荷，這里將下側邊界設置為固定約束，上邊界添加向下的位移，實現模型的受壓狀態模擬。
創建作業并提交分析查看結果。
ABAQUS單連通域多孔結構建模
多孔結構由于其復雜的幾何形態和分布特性，使得其力學行為難以用傳統方法精確描述。本案例介紹在ABAQUS內建立單連通域多孔結構模型，并研究其復雜結構內部的應力、應變分布以及變形模式。
本案例中多孔結構模型采用AbyssFish單連通域周期邊界多孔結構2D軟件V1.0隨機生成，模型也可采用照片或掃描圖。
采用CAD圖像導入插件V1.1版本將圖片導入到CAD內形成閉合線條。
將模型建立面域并形成多孔結構模型。
將模型以部件的形式導入到ABAQUS內。
根據研究內容為模型添加材料。
設置約束及載荷，上部設置豎向位移。
為模型劃分網格。
提交作業并查看模擬結果。
展開 Abaqus三維多孔結構插件：Random Porous Structure 3D ￥898
插件介紹
Random Porous Structure 3D - AbyssFish 插件可在Abaqus軟件內生成三維多孔結構，可用于兩相材料或多孔介質的模擬等。
插件可指定孔隙的分布概率、生長概率、孔隙率、平滑范圍等參數，其參數控制原理可參考四參數隨機生長法（QSGS）相關文獻。
原理介紹
插件基于背景網格的方式生成兩種材料的單元，以實現不同材料的指定。插件內置隨機孔隙生成算法，算法基于優化后的四參數隨機生長原理，進一步提高孔隙的聚集性，使模型與自然界中的孔隙結構具有更高的相似性。
模型同時可處理為刪除孔隙單元的網格部件，實現真實的孔隙效果。
基于不同材料的單元映射算法，解決了多孔結構這種復雜部件網格難以劃分的問題，使得模型構建更加簡單，也極大降低了三維多孔結構、孔隙介質等模型模擬中的計算量。
說明提醒
插件可運行在WindowsXP、7、8、10、11系統上，支持Abaqus2018~2023及以上版本。
插件需要注冊，售價為單機許可的價格，購買后請聯系QQ：1135122921獲取許可證。
展開 
ABAQUS多孔結構建模2D
ABAQUS二維隨機多孔結構建模，可有效表征孔隙隨機分布與連通特性，結合有限元方法精確模擬在復雜載荷下的力學響應與損傷演化過程，或進行孔隙區域內的流體模擬滲流分析。本案例介紹在ABAQUS內建立隨機分布的多孔結構二維模型。
多孔結構模型采用單連通周期邊界多孔結構2D軟件參數化生成，模型為png格式的圖片文件。
采用CAD圖像導入插件將多孔結構模型導入到AutoCAD內轉換為CAD文件。
將CAD文件進行面域生成預處理后導出為iges格式文件，并導入到ABAQUS內建立部件。
在部件編輯中將模型空間更改為二維平面。
新建一個與原模型尺寸相同的矩形部件，并在裝配中與導入的部件進行切割幾何操作，建立多孔結構二維模型。
也可與導入的部件裝配建立孔隙＋顆粒兩相材料模型。
可進行網格劃分及完成后續的多孔結構仿真模擬。
展開 ABAQUS多孔泡沫模型建立 ￥20
50%.png
circle.png
foma.png
foma_z.png
foma_x.png
ABAQUS三維多孔結構建模及軸壓力學模擬
多孔結構由孔隙及固相所組成，在建筑結構、生物醫學等領域應用廣泛，多孔材料的力學性能對其應用場景至關重要。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-CAE多孔材料微觀損傷仿真模擬
材料：泡沫金屬，多孔混凝土，普通混凝土
Python參數化建模設計，導入Excel數據建模，材料沖擊/壓縮損傷演化仿真
有相關問題可以加Q:2424712306交流，可提供相關指導
