abaqus陶瓷仿真的案例
陶瓷坯體的多物理場耦合仿真 ￥1000
本案例建立了一加熱爐內陶瓷模型，基于COMSOL軟件中的固體力學模塊、固體和流體傳熱模塊、湍流流體模塊、動網格以及結合PDE描述的含水量變化，模擬了一多孔介質模型的陶瓷坯體加熱過程中的體積變化，仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
comsol中壓電陶瓷仿真學習-材料篇
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comsol中壓電陶瓷仿真學習-材料篇
因工作內容改變，最近開始自學comsol，希望能從軟件小白的角度分享一些學習經驗。本文主要對壓電仿真分享一下自己的理解。以如下官網案例為例，主要對其中的壓電部分進行講解，由于聲學部分對工作內容并沒有指導意義，因此跳過。
官網案例鏈接（預應力螺栓 Tonpilz 型壓電換能器）：https://cn.comsol.com/model/piezoelectric-tonpilz-transducer-with-a-prestressed-bolt-14535
首先對本案例模型進行簡單介紹：Tonpilz 型換能器用于相對低頻的大功率聲發射。這是聲吶應用中常用的換能器配置。換能器由前輻射頭、后蓋板及堆疊在兩者之間的壓電陶瓷環構成，壓電陶瓷環通過中心螺栓連接。該示例介紹如何包含螺栓預張力的影響。
展開 LS-DYNA陶瓷材料SHPB仿真 ￥19.98
陶瓷材料動態力學性能經常通過霍普金森壓桿實驗獲得，本案例利用LS-DYNA對某陶瓷SHPB實驗仿真。
1、工況設置
陶瓷材料作為脆性材料，端面摩擦對陶瓷材料SHPB實驗影響很大。為消除端面摩擦影響，且樣件長徑比不至于過長，實驗和仿真的陶瓷樣件選取如圖類似的小圓柱。
為簡化仿真，仿真中只有入射桿、陶瓷樣件、透射桿，忽略子彈、波形整形器，墊塊、緩沖桿和吸收桿等部件。通過*LOAD_SEGMENT_SET施加子彈對入射桿的沖擊波，沖擊波波形最好和樣件材料應力應變曲線形狀相似，所以本案例施加的沖擊波形為三角波。
2、實驗結果
實驗和仿真波形如圖，可以觀察出反射波中有明顯的小平臺，說明陶瓷材料樣件兩端已經達到應力平衡。由于陶瓷樣件破碎，使反射波出現了階躍。
陶瓷樣件損傷云圖如下。 在LS-DYNA仿真中，當單元達到陶瓷失效應變時，單元會自動刪除。不同大小的失效應變對仿真結果有顯著影響，須反復調試。過小的失效應變不會造成反射波階躍，反而會使反射波變小；過大的失效應變使樣件端部變形過大而不破碎，與實際不符。反射波和投射波振蕩比較嚴重。
陶瓷材料實驗和仿真破碎形式。盡可能消除端部接觸力造成的影響，且失效應變選擇合適值。
陶瓷材料的力-位移曲線
展開 comsol中壓電陶瓷仿真學習-邊界設置篇
在靜電（es）的設置中相對比較簡單，選擇四個壓電陶瓷零件作為計算域，在電荷守恒，壓電1中也同樣選擇四個陶瓷件，其他都默認即可。然后添加接地和終端，終端設置電壓，邊界面選擇交錯即可，如下所示，但實際情況是會在中間加五個很薄的銅片接電，如果這樣導入進來，我計算了一個case發現并沒有起到壓電效應，因此需要將銅片去除，并在外部將四個壓電陶瓷合為一體，在comsol軟件中進行分割域，這樣就形成共享面了，會解決該問題。
固體力學（solid）和靜電(es)設置完成壓電仿真分析也就可以開始了，以上是我學習的一些小小總結和心得，如果哪里有不對的地方可以幫我指出來，謝謝了。(更多學習資料關注公眾號：CAE備忘錄)
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磨粒十字刻劃氧化鋁陶瓷損傷仿真云圖
通過ANSYS/LSDYNA軟件建立雙磨粒90°刻劃氧化鋁陶瓷表面，材料用JH-2本構，損傷失效選用最大拉伸失效，因此fs設為負值，金剛石磨粒為自然界最硬的物質，選用rigid本構。通過速度曲線加載方式定義磨粒的運動方式，模型建立完成后于LSDYNA Solver求解，最終結果用LSPP查看，得出的損失云圖如下圖所示。
剛性小球高速沖擊陶瓷高腳杯仿真
為探究物體表面造型對沖擊破壞程度的影響，本文選擇具有對稱結構的高腳杯進行仿真分析，高腳杯的內外杯壁厚度及造型均不相同，當物體以一定速度沖擊杯壁時，杯壁本身可以形成對比分析。本文采用ANSYS LSDYNA進行了剛性小球高速、低速沖擊陶瓷高腳杯仿真，對比探討了沖擊速度對破壞程度的影響。
2有限元分析
（1）NX 10.0進行高腳杯的幾何建模
由于高腳杯的曲面造型較為復雜，同時杯底與杯口設有倒角，因此幾何模型用專業建模軟件建立，本文采用NX 10.0建立的高腳杯幾何模型，其幾何設定的幾何參數來自市場常用的高腳杯數據如圖2-1所示，高腳杯渲染圖如圖2-2所示。
圖2-1高腳杯建模圖
圖2-2高腳杯渲染圖
（2）WB進行剛性球及沖擊距離的設定
高腳杯的幾何模型在NX 10.0建立完成后，將模型導出成文本文件保存后在WB中打開，用DM進行剛性球的建立與沖擊距離的設定，這里分開建模的好處是便于沖擊距離的設定與后期小球直徑與沖擊距離的修改調整，不必來回切換建模軟件。剛性球的半徑設為9mm，沖擊距離設為0.1m。整個沖擊系統建模如圖2-3所示。
圖2-3沖擊系統模型
（3）ANSYS APDL進行部分前處理
在WB中完成沖擊系統的建模后，同樣將文件保存為文本格式導入到ANSYS APDL中進行前處理。選擇ANSYS LSDYNA仿真環境，首先設定單元為顯示3D Solid164單元，再設定小球為剛體材料，高腳杯任意選擇一種彈性材料（高腳杯是陶瓷材料，用UE編輯器直接修改關鍵字為*MAT_110）后進行網格劃分設定，適當試錯調試網格大小后的網格劃分如圖2-4所示。完成網格劃分之后進行仿真時間，能量，沙漏控制（一般為默認）等分析設置，設置導出文件為LSDYNA的K文件保存至指定文件夾完成部分前處理操作。
展開 Abaqus中陶瓷本構模型及其數值計算應用
圖1 3種JH陶瓷本構模型
（圖片引自Numerical simulation of ballistic impacts on ceramic material. A.P.T.M.J. Lamberts. Eindhoven University of Technology, 2007）
雖然Johnson、Holmquist等人對陶瓷的本構模型開展了大量的研究，將陶瓷材料的響應分為完整和失效兩種狀態，但實際加載時應力狀態較為復雜，通過JH本構模型反映其損傷失效過程仍較為粗糙。現有的JH本構中，彈性未損傷段參數多為根據試驗數據得出，但陶瓷損傷失效段參數則多為根據試驗結果擬合得出。
2 數值計算軟件中本構模型
陶瓷由于其波速高、模量大，具有良好的抗侵徹性能，在各類型裝甲設計中被廣泛應用。而JH本構形式簡單，易于理解，已成為Abaqus、LS-DYNA和Autodyn等商用軟件的內嵌本構模型，可一定程度上滿足日常使用及工程計算要求。
對于陶瓷材料Abaqus幫助中給出了3種本構模型，Extended Drucker-Prager本構（以下簡稱DP本構）、JH-2和JHB本構模型。DP本構多用來模擬巖土材料（粒狀土壤和巖石），擴展DP本構給出的應力與壓力的關系也與JH本構中未損傷時應力與壓力的關系類似，其損傷段定義采用等效塑性應變與應力三軸度的對應關系進行定義，狀態方程采用Mie-Grüneisen形式（詳見Abaqus相應部分幫助）。
Abaqus官方幫助中給出的JHB本構模型參數如表1所示。其中標紅部分與Abaqus幫助（2021版本）不同，應為幫助原文疏漏。
展開 基于FE耦合SPH算法的磨粒變切深刻劃碳化硅陶瓷仿真
粒子拋擲效果及損傷分布與相關文獻中基本一致，驗證了FE耦合SPH算法的合理性，可用于磨粒精密加工領域。
陶瓷板熱沖擊相場斷裂ABAQUS模擬
模型尺寸為50 mm × 9.8 mm，初始溫度設置為680 K, 環境溫度設置為 300K；
材料參數如表所示
最終裂紋形態如圖所示：
算例丨Abaqus軟件中陶瓷本構模型及侵徹損傷失效數值計算應用實例
圖1 3種JH陶瓷本構模型
雖然Johnson、Holmquist等人對陶瓷的本構模型開展了大量的研究，將陶瓷材料的響應分為完整和失效兩種狀態，但實際加載時應力狀態較為復雜，通過JH本構模型反映其損傷失效過程仍較為粗糙。現有的JH本構中，彈性未損傷段參數多為根據試驗數據得出，但陶瓷損傷失效段參數則多為根據試驗結果擬合得出。
1 數值計算軟件中本構模型
陶瓷由于其波速高、模量大，具有良好的抗侵徹性能，在各類型裝甲設計中被廣泛應用。而JH本構形式簡單，易于理解，已成為Abaqus、LS-DYNA和Autodyn等商用軟件的內嵌本構模型，可一定程度上滿足日常使用及工程計算要求。
對于陶瓷材料Abaqus幫助中給出了3種本構模型，Extended Drucker-Prager本構（以下簡稱DP本構）、JH-2和JHB本構模型。DP本構多用來模擬巖土材料（粒狀土壤和巖石），擴展DP本構給出的應力與壓力的關系也與JH本構中未損傷時應力與壓力的關系類似，其損傷段定義采用等效塑性應變與應力三軸度的對應關系進行定義，狀態方程采用Mie-Grüneisen形式（詳見Abaqus相應部分幫助）。
Abaqus官方幫助中給出的JHB本構模型參數如表1所示。其中標紅部分與Abaqus幫助（2021版本）不同，應為幫助原文疏漏。
表1 JHB本構模型參數
JHB本構模型的應力與壓力關系主要分為完整（Intact）和損傷（Failed）兩部分，表1中下標帶有 i 的即為完整部分相應參數，下標 f 即代表損傷部分參數；雖然JHB本構模型公式中考慮了脆性材料的相變特性，表1標藍部分參數應為對應的相變參數，但幫助中全部設置為0，推知官方幫助中給出的這組參數不能考慮陶瓷相變的影響。
Abaqus官方幫助中給出的JH-2本構模型參數如表2所示。
展開 Abaqus霍普金森壓桿仿真插件：autoSHPB_V2.2 ￥58
1.1.引言
autoSHPB_2.2是基于Abaqus開發的分離式霍普金森壓桿（SHPB）全流程自動仿真插件，具備在插件界面設置好參數后，一鍵全流程仿真，無需手動輔助，自動完成幾何-網格-材料-接觸設置-載荷-場輸出-歷史輸出等流程。
對于零基礎的初學者，本插件可以避免前期花費大量時間的學習Abaqus相關流程，可以基于根據自己的需求先行獲得仿真結果完成主要目標，然后再根據插件生成的CAE文件慢慢學習體會SHPB仿真流程，提高學習效率。
對于非初學者，本插件可以快速調整模型參數和工況設置，短時間內進行大批量SHPB仿真工作，極大提高效率。
由于Abaqus版本變化，附件提供兩個版本插件分別適用Abaqus2016~Abaqus2021，和Abaqus2022~Abaqus2025。使用教程見本文底部視頻。
展開 
BCC點陣結構梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學質量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
展開 Abaqus 三維鉆孔仿真案例教學 ￥29.99
</p><p>（2） 拓展：本方法可擴展至其他孔加工場景（如鉸孔、擴孔、锪孔）或材料類型（如鋼材、陶瓷、高分子材料），通過調整熱源模型、鉆頭幾何參數和邊界條件，實現跨領域應用。同時，該方法還可與其他分析方法（如振動分析、磨損分析）相結合，進一步研究鉆孔過程中的動態特性和鉆頭使用壽命。</p><h1><strong style="color: rgb(255, 0, 0);">附件：完整案例教學內容和本案例中的abaqus模型文件（包括cae、odb和inp文件）</strong></h1><h2><br></h2><p><br></p>
展開 XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知
1）Abaqus 和XFlow 的協同仿真屬于FSI 仿真類型，即流固耦合仿真；
2）XFlow 必須在Labs 模式下運行，激活Labs 模式的路徑是：Main menu > Options > Preferences > Application mode> Labs；
3）建議使用Abaqus 2018 及以上版本；
4）Abaqus的協同仿真服務功能必須提前安裝好；
5）如果Abaqus的協同仿真服務沒有安裝，那么請按以下方式進行安裝：假設版本是Abaqus 2018， ?》》 首先使用X64命令行運行：abq2018 extractCseApi ?》》 然后把CSS服務二進制文件夾寫入系統path變量： X:\xxxxxx\Dassault Systemes\SimulationServices\V6R2018x\win_b64\code\bin， 其中X:\xxxxxx是相應的安裝盤符和文件夾。
6）如果版本是2019不用安裝5)中的步驟，但也需要建立上述環境變量。
7）協同仿真時，數據是雙向交互式進行傳遞的，Abaqus傳輸位移和速度信息給XFlow，XFlow傳輸載荷信息給Abaqus，仿真時的所有模型參數建議使用SI單位制。
展開 基于ABAQUS的直接式霍普金森拉桿SHTB仿真（附.cae.inp） ￥15
本案例將介紹韌性材料的直接式霍普金森拉桿原理及其Abaqus仿真方法。
2.1 SHTB原理
直接式霍普金森拉桿SHTB（仿真）結構
直接式霍普金森拉桿（SHTB）一種結構形式如上圖所示。相比于常規壓縮試驗裝置結構，SHTB裝置入射桿的加載端通過螺栓連接傳遞法蘭，撞擊桿設計為套筒結構，套裝在入射桿上，套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。試樣與入射桿、透射桿通過連接結構固定，連接方式有螺紋連接、粘膠連接以及卡具連接等。
實際SHTB裝置是套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。仿真時可采用兩種載荷加載方法：撞擊桿法是模擬試驗基于撞擊桿撞擊產生加載載荷，等效載荷法，顧名思義是直接對入射桿加載端面施加等效加載載荷。
以下給出撞擊桿尺寸、速度與等效載荷脈寬、峰值換算關系：
（1）撞擊桿長度 Lst 與載荷脈寬τi：
（2）撞擊桿速度V0與載荷峰值σi：
其中， Lst 為撞擊桿長度， Cb 為桿件波速， ρb桿件密度。
2.2 仿真模型
直接式霍普金森拉桿SHTB仿真模型
根據試樣形狀及連接方式、加載方式設置6個作業模型：
仿真模型各部尺寸和參數如下：
三種試樣尺寸
三種試樣尺寸如圖，片狀試樣厚度2mm。
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