abaqus充氣仿真的案例
Abaqus橡膠拉伸模擬：仿真橡膠接頭的充氣和拉伸過程
Abaqus仿真橡膠接頭的充氣和拉伸過程
（1）
背景
實(shí)物整體圖如下：
剖面圖：
外面是剛性法蘭，主體是橡膠球體，橡膠球體里面有嵌入的簾布層，簾布層里面有加固環(huán)，加固環(huán)也是嵌入在橡膠球體里。兩端法蘭和橡膠接頭兩端接觸，固定約束，橡膠球體和法蘭的一角在球體變形較大時(shí)接觸。分析在加載過程中該模型的應(yīng)力和變形情況。
（2）
Step By Step 建模操作圖文演示
1.
創(chuàng)建幾何模型
2.
創(chuàng)建三種材料屬性和截面屬性
3.
裝配
4.
設(shè)置兩個(gè)靜態(tài)分析步
5.
定義接觸屬性、兩個(gè)接觸對(duì)和兩個(gè)約束
6.
設(shè)置pressure類型的載荷
固定一端給另外一端施加位移
7.
劃分網(wǎng)格
8.
提交計(jì)算查看結(jié)果
整體變形云圖
加固環(huán)應(yīng)力云圖
橡膠應(yīng)力云圖
整體應(yīng)力剖面圖
文章來源：FILWTBY
展開 二維輪胎充氣有限元仿真 ￥3
本次課程主要講述了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
輪胎材料屬性的定義；
輪胎截面屬性的定義；
輪輞剛體屬性定義；
接觸對(duì)定義；
充氣仿真設(shè)置；
仿真inp文件的運(yùn)行及結(jié)果的查看。
下圖為二維輪胎有限元模型：
UE文本編輯器界面：
UPM方法仿真橡膠氣囊充氣
UPM方法仿真橡膠氣囊充氣
使用abaqus中CEL方法模擬氣囊充氣過程 ￥49.9
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</figure>
</div><p>2、充氣孔位置歐拉計(jì)算域邊界設(shè)置充氣速度</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202406/attachment/ad2cd587a66c4d8d973c5cef4fcb4c87.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/ad2cd587a66c4d8d973c5cef4fcb4c87.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/ad2cd587a66c4d8d973c5cef4fcb4c87.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/ad2cd587a66c4d8d973c5cef4fcb4c87.png?
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ABAQUS案例-ABAQUS中fluid cavity的應(yīng)用及流道腔（氣囊）充氣或充液過程模擬 ￥3
在工程應(yīng)用中，有時(shí)候會(huì)遇到流體與流體腔道的相互作用過程，例如輪胎充氣過程、熱的或冷的流體流過流體腔道等等，對(duì)于這類問題，ABAQUS軟件提供了fluid cavity參數(shù)來模擬這一過程。本實(shí)例中（附件中的inp文件）展示了在ABAQUS中采用fluid cavity參數(shù)來模擬流體（氣體或液體）與流體腔的相互作用過程，并分析流體腔的應(yīng)力分布和位移分布。本實(shí)例可以拓展到任意材料的流體腔，比如模擬輪胎充氣過程。
ABAQUS實(shí)現(xiàn)氣囊充氣展開教程
氣囊充氣展開教程
本期給大家介紹abaqus中實(shí)現(xiàn)氣囊充氣展開過程仿真的教程。
下圖左側(cè)為實(shí)物，右側(cè)為仿真結(jié)果。
本次仿真基于有限元法采用ABAQUS軟件實(shí)現(xiàn)，分析類型為顯示動(dòng)力學(xué)分析。具體建模步驟如下：
第一步：part模塊
根據(jù)幾何尺寸，建立幾何模型，幾何模型示意圖如下。
第二步：Material模塊
定義材料及截面：彈性模量取300MPa 泊松比取0.49，密度取1200kg/m3
截面屬性，這里采用膜截面。
第三步：assembly模塊
將部件進(jìn)行裝配。
第四步：step模塊
建立顯示動(dòng)力學(xué)分析步，這里設(shè)置時(shí)間為0.01s。
第五步：interaction模塊
創(chuàng)建流體腔
需要提前建立參考點(diǎn)用于定義Cavity point，即氣體注入點(diǎn)。
Cavity Surface則定義在膜的內(nèi)部表面。
流體腔充氣設(shè)置
第六步：load模塊
定義預(yù)定義溫度場
第七步：mesh模塊
網(wǎng)格劃分，同時(shí)定義單元類型為膜單元。
第八步：模型樹
定義絕對(duì)零度和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
第九步：創(chuàng)建job提交計(jì)算。
最后查看結(jié)果：
模型的位移云圖如下，可以看到展開過程。
展開 ABAQUS三維輪胎充氣滾動(dòng)案例
均布?jí)毫Ψ磳?duì)輪胎內(nèi)側(cè)表面法向上施加壓力，達(dá)到充氣的目的，大多數(shù)汽車仿真即采用該方法對(duì)汽車輪胎進(jìn)行充氣。流體腔法通常用于模擬充滿液體或氣體的結(jié)構(gòu)，可反映由于受到結(jié)構(gòu)變形影響，本工作選用流體腔法對(duì)輪胎進(jìn)行充氣。
定義流體腔時(shí)，首先定義一個(gè)參考點(diǎn)與一個(gè)完全封閉的表面。參考點(diǎn)作為流體腔關(guān)聯(lián)的腔體參考節(jié)點(diǎn)，用于標(biāo)識(shí)流體腔。完全封閉表面用于指定流體腔邊界，其表面法線指向流體腔內(nèi)部。流體腔定義如圖5所示，P2即為所選參考點(diǎn)，表面選擇輪胎內(nèi)表面。
圖5流體腔表面與參考點(diǎn)定義
3 滾動(dòng)設(shè)置
在輪胎下方放置一平面，平面與輪胎最低點(diǎn)距離應(yīng)大于充氣后輪胎底部膨脹位移，平面與輪胎間摩擦力為0.05。仿真總共采用三個(gè)分析步進(jìn)行：第一個(gè)分析步采用一般靜力分析，對(duì)輪胎施加壓力為0.618 MPa的內(nèi)壓與重力，并約束輪胎中心點(diǎn)6個(gè)方向的自由度（輪胎中心點(diǎn)已與輪輞部分動(dòng)態(tài)耦合，可通過控制輪胎中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來控制整個(gè)輪胎的運(yùn)動(dòng)）；第二個(gè)分析步采用隱式動(dòng)力學(xué)分析，解開輪胎中心點(diǎn)x方向、y方向的位移約束與繞z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)約束，賦予輪胎x方向8 m/s與y方向1.5 m/s（對(duì)應(yīng)于輪胎在113.9mm高度落震時(shí)的沖擊速度）的速度；第三個(gè)分析步采用隱式動(dòng)力學(xué)分析，取消施加在輪胎上的速度，控制輪胎以上述初速度撞擊甲板，觀察響應(yīng)。滾動(dòng)模型如圖6所示。
圖6輪胎滾動(dòng)有限元模型
4 結(jié)果
輪胎充氣位移云圖如圖7所示，在靠近輪輞處的胎壁位移較大，最大為12.81 mm，而在胎面處的位移變化則較為不明顯，僅2 mm左右，胎壁與胎面在充氣后各自位移的變化情況與文獻(xiàn)[1]中機(jī)輪充氣后的位移云圖有較好的一致性。
展開 天線仿真與設(shè)計(jì) | 新型充氣太空天線將有望提高瞄準(zhǔn)性能
FreeFall采用充氣結(jié)構(gòu)，可以裝在小型衛(wèi)星內(nèi)，并部署在太空中。此結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)大型孔徑，與傳統(tǒng)天線系統(tǒng)相比，可以在極低質(zhì)量與功耗的情況下傳輸或接收海量數(shù)據(jù)。FreeFall天線本質(zhì)是一個(gè)半透明半金屬化的氣球，可捕獲無線電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)高效通信。反射器采用球形而非拋物線形，可以實(shí)現(xiàn)極低風(fēng)險(xiǎn)的部署，因?yàn)榍蛐问谴蠖鄶?shù)充氣物體的自然形狀。由此得到的系統(tǒng)能夠以現(xiàn)有解決方案幾分之一的尺寸和成本提供高速率的數(shù)據(jù)通信。
充氣太空天線提高其瞄準(zhǔn)性能（圖片由FreeFall Aerospace提供）
FreeFall工程師已廣泛運(yùn)用Ansys HFSS全波電子仿真來分析該系統(tǒng)的性能并進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)，而無需進(jìn)行成本高且耗時(shí)的硬件實(shí)驗(yàn)。
該公司通過Ansys初創(chuàng)公司計(jì)劃獲得HFSS，該計(jì)劃使初創(chuàng)公司能以較大折扣的價(jià)格獲得仿真軟件。Ansys精英渠道合作伙伴Phoenix Analysis and Design Technologies (PADT)指引FreeFall團(tuán)隊(duì)加入Ansys初創(chuàng)公司計(jì)劃，建立FreeFall與Ansys的合作伙伴關(guān)系。
FreeFall Aerospace聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁兼首席執(zhí)行官Doug Stetson表示：“我無法想象，如果沒有Ansys HFSS這樣的工具，我們公司或任何類似的公司如何能夠做到這一點(diǎn)。我想，在過去您可能需要反復(fù)構(gòu)建和測試，但是要構(gòu)建不同類型的天線，對(duì)其進(jìn)行測試，并調(diào)整其物理設(shè)計(jì)以獲得所需性能，這需要投入大量的時(shí)間。我們現(xiàn)在能夠使用HFSS在虛擬環(huán)境下完成所有工作，從而節(jié)省了大量時(shí)間和資金。
展開 意大利速成版“火神山”-Abaqus充氣帳篷模擬 ￥99.99
01-意大利“火神山”與膜結(jié)構(gòu)建筑
“4個(gè)小時(shí)搭建700平米帳篷，意大利‘火神山’醫(yī)院長這樣”......這幾天意大利的新增病例暴增，醫(yī)院床位告急，政府搭建的充氣帳篷版“火神山”醫(yī)院火了，惹得中國網(wǎng)友們又心疼又想笑。
圖片來源：IL TEMPO
充氣帳篷屬于膜結(jié)構(gòu)建筑，材質(zhì)多為PTFE、PVDF等膜材，通常采用骨架支撐、索拉張力或充氣等方式來提高膜結(jié)構(gòu)的承載能力，在一些體育場館、車站棚頂、觀景臺(tái)棚頂?shù)裙矆鏊?jīng)常可以看到這種東西。
充氣膜結(jié)構(gòu)建筑施工快捷、拆除方便，這次出現(xiàn)在意大利應(yīng)對(duì)疫情的戰(zhàn)場，雖然功能性不及中國“火神山”醫(yī)院，但從快速響應(yīng)的角度來說，意政府采用這種膜結(jié)構(gòu)建筑也算是明智之舉吧。
之前給客戶算過一些膜結(jié)構(gòu)的工程，這期文章借此話題談?wù)?em>Abaqus中氣囊（膜）的幾種充氣模擬實(shí)現(xiàn)方法。
02-Abaqus充氣帳篷模擬
充氣帳篷施工時(shí)，將帳篷從包中取出鋪在地上，用氣泵往帳篷內(nèi)部加壓，一般幾十秒到數(shù)十分鐘即可完成展開，展開時(shí)間取決于帳篷的尺寸和氣泵功率，使用Abaqus可以完成帳篷的充氣過程模擬。
帳篷充氣
在此類問題中，對(duì)于展開接觸中出現(xiàn)氣囊接觸粘結(jié)的情況，技術(shù)上一般可以通過修改inp文件添加FOLD TRACKING等接觸控制選項(xiàng)來改善。
氣囊展開接觸控制
03-Abaqus中常用的氣囊充氣模擬方法
Abaqus中有3種最常用的氣囊充氣展開過程模擬方法，分別是UPM、CEL、LKM。
展開 XFlow與Abaqus協(xié)同仿真吹氣球
之前CAE從業(yè)者提到XFlow2020x在與Abaqus2019聯(lián)合協(xié)同仿真的時(shí)候會(huì)遇到一些問題，但這些問題主要是版本升級(jí)時(shí)的環(huán)境變量發(fā)生變化導(dǎo)致的，不存在本質(zhì)性的困難。在協(xié)同仿真環(huán)境建立的過程中，最好把最新的Abaqus的協(xié)同環(huán)境文件拷貝到XFlow的安裝目錄中，替換原有的協(xié)同環(huán)境文件。
XFlow與Abaqus協(xié)同仿真的時(shí)候，不同版本之間的支持關(guān)系如下圖所示。目前XFlow的各個(gè)版本均不支持Abaqus R2020x，所以想用最新版的Abaqus來實(shí)現(xiàn)和XFlow的協(xié)同仿真的小伙伴們，可以暫時(shí)放棄這個(gè)想法了。
言歸正傳。今天的主題是用XFlow與Abaqus聯(lián)合仿真氣球充氣膨脹的過程。氣球一般使用橡膠材料制作而成，厚度非常薄，所以在進(jìn)行充氣時(shí)，氣球會(huì)迅速膨大，同時(shí)伴隨著氣球的壁厚厚度變得更薄。吹氣球的過程是一個(gè)典型的流固耦合作用的過程，今天CAE從業(yè)者就來模擬一下吹氣球。
腦子開個(gè)小差，各種顏色各種圖案的氣球，是小盆友們的最愛啊，大盆友們也愛不釋手啊，對(duì)提高人們的幸福感很有幫助，這個(gè)小差開得離主題太遠(yuǎn)了，趕緊回去。
先在Abaqus里建立一個(gè)氣球，像個(gè)沙錘，不過就這樣吧，建模能力有限，不深究像不像了。采用shell單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，保存網(wǎng)格文件導(dǎo)入XFlow中，XFlow結(jié)構(gòu)耦合方式改為Two way(雙向)，設(shè)置相應(yīng)的邊界條件進(jìn)行仿真。
中間仿真過程的技術(shù)細(xì)節(jié)比較多，有興趣的小伙伴們可以去學(xué)習(xí)CAE從業(yè)者的視頻教學(xué)課程深入研究，或者和CAE從業(yè)者進(jìn)行探討，這里不做展示。直接來看模擬吹氣球的動(dòng)畫吧。本案例提供有償教學(xué)，有興趣的讀者可聯(lián)系CAE從業(yè)者。原創(chuàng)不易，敬請(qǐng)支持。
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(fā)的分離式霍普金森壓桿（SHPB）全流程自動(dòng)仿真插件，具備在插件界面設(shè)置好參數(shù)后，一鍵全流程仿真，無需手動(dòng)輔助，自動(dòng)完成幾何-網(wǎng)格-材料-接觸設(shè)置-載荷-場輸出-歷史輸出等流程。
對(duì)于零基礎(chǔ)的初學(xué)者，本插件可以避免前期花費(fèi)大量時(shí)間的學(xué)習(xí)Abaqus相關(guān)流程，可以基于根據(jù)自己的需求先行獲得仿真結(jié)果完成主要目標(biāo)，然后再根據(jù)插件生成的CAE文件慢慢學(xué)習(xí)體會(huì)SHPB仿真流程，提高學(xué)習(xí)效率。
對(duì)于非初學(xué)者，本插件可以快速調(diào)整模型參數(shù)和工況設(shè)置，短時(shí)間內(nèi)進(jìn)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(gè)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(diǎn)陣結(jié)構(gòu)梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動(dòng)力學(xué)質(zhì)量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁單元模擬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實(shí)體，然后對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。
b.建立單胞BCC梁單元點(diǎn)陣模型,然后進(jìn)行刪除面的操作，得到單胞BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，接下來進(jìn)行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點(diǎn)陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設(shè)置參考點(diǎn)，模擬萬能試驗(yàn)機(jī)壓頭，剛性單元不參與計(jì)算，不影響計(jì)算結(jié)果，加快運(yùn)算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗(yàn)進(jìn)行裝配，從上到下依次為壓板-點(diǎn)陣-壓板。
3.設(shè)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(yīng)力應(yīng)變值見下表所示。
設(shè)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(shè)置。
4.設(shè)置分析步Dynamic,Explicit，時(shí)間設(shè)置為5s，以每秒1mm的速度進(jìn)行壓縮模擬，開啟質(zhì)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(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
5.設(shè)置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數(shù)為0.3，設(shè)置通用接觸。
以下部分為付費(fèi)部分
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(xié)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(yùn)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(xié)同仿真服務(wù)功能必須提前安裝好；
5）如果Abaqus的協(xié)同仿真服務(wù)沒有安裝，那么請(qǐng)按以下方式進(jìn)行安裝：假設(shè)版本是Abaqus 2018， ?》》 首先使用X64命令行運(yùn)行：abq2018 extractCseApi ?》》 然后把CSS服務(wù)二進(jìn)制文件夾寫入系統(tǒng)path變量： X:\xxxxxx\Dassault Systemes\SimulationServices\V6R2018x\win_b64\code\bin， 其中X:\xxxxxx是相應(yīng)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(huán)境變量。
7）協(xié)同仿真時(shí)，數(shù)據(jù)是雙向交互式進(jìn)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(shí)的所有模型參數(shù)建議使用SI單位制。
展開 Abaqus 三維鉆孔仿真案例教學(xué) ￥29.99
<h2>1、 引言</h2><p>本教學(xué)圍繞機(jī)械加工中的鉆孔工藝，借助 Abaqus 有限元分析軟件開展三維鉆孔過程仿真建模實(shí)踐教學(xué)。課程以常見鉆孔工況為研究對(duì)象，系統(tǒng)講解從幾何建模、材料定義、網(wǎng)格劃分到載荷施加及結(jié)果分析的全流程操作，旨在讓學(xué)員掌握：</p><p>? 三維鉆孔模型的合理簡化與參數(shù)化建模技巧</p><p>? 鉆孔過程中材料本構(gòu)關(guān)系與斷裂準(zhǔn)則的實(shí)際應(yīng)用方式</p><p>? 網(wǎng)格劃分在鉆孔仿真大變形場景中的優(yōu)化手段</p><p>? 鉆孔力、溫度場及孔壁質(zhì)量等關(guān)鍵物理量的提取與分析技巧</p><h2>2、 幾何模型與材料參數(shù)</h2><h3>（1） 模型構(gòu)建：</h3><p>本教學(xué)涉及的部件模型均通過 SolidWorks 軟件完成建模并導(dǎo)入分析環(huán)境。由于課程重點(diǎn)在于方法傳授，因此不詳細(xì)闡述部件建模的具體操作，主要圍繞導(dǎo)入后的仿真分析流程進(jìn)行深入拆解與演示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/854d5227c538aa4ae948a58feff022ae.png"></p><p>圖1鉆頭部件</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/42efbdf7cd12217f384fc2f65c1a2cf7.png"></p><p>圖2 待鉆孔金屬板材</p><h3>（2） 材料屬性：</h3><p>定義鉆頭部件和待鉆孔金屬板材的熱物理參數(shù)（如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、熱膨脹系數(shù)）與力學(xué)參數(shù)（如彈性模量、泊松比），考慮材料屬性隨溫度的非線性變化。
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(jié)構(gòu)
直接式霍普金森拉桿（SHTB）一種結(jié)構(gòu)形式如上圖所示。相比于常規(guī)壓縮試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)，SHTB裝置入射桿的加載端通過螺栓連接傳遞法蘭，撞擊桿設(shè)計(jì)為套筒結(jié)構(gòu)，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(gè)拉伸載荷脈沖。試樣與入射桿、透射桿通過連接結(jié)構(gòu)固定，連接方式有螺紋連接、粘膠連接以及卡具連接等。
實(shí)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(gè)拉伸載荷脈沖。仿真時(shí)可采用兩種載荷加載方法：撞擊桿法是模擬試驗(yàn)基于撞擊桿撞擊產(chǎn)生加載載荷，等效載荷法，顧名思義是直接對(duì)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(guān)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(jù)試樣形狀及連接方式、加載方式設(shè)置6個(gè)作業(yè)模型：
仿真模型各部尺寸和參數(shù)如下：
三種試樣尺寸
三種試樣尺寸如圖，片狀試樣厚度2mm。
展開 