abaqus仿真及過程的案例
Abaqus增材制造過程仿真理論連載4
基于本征應變的增材制造過程模擬
Abaqus/ standard為基于本征應變的增材制造過程模擬提供了一個通用框架。本節(jié)概述了可用于(但不限于)基于本征應變的增材制造過程模擬的特殊技術。這些技術可以應用于其他工藝，如焊接。
增材制造過程的本征應變分析：
· 是預測增材制造過程中零件級畸變和殘余應力的一種有效的計算方法;
· 由一個單一的應力分析與一個預先設定的本征應變集，應用于每個單元的激活，并表示由過程引起的非彈性變形;
· 簡化了問題的定義，無需指定詳細的處理條件;
· 是一種比熱應力分析更近似的解，建模和模擬時間更短;
· 然后可以進行支撐去除分析，和機械性能測試等。
1. 關于本征應變
機械部件中的殘余應力是指在沒有外部載荷作用下存在的應力。幾乎所有的制造工藝，包括增材制造，都會將殘余應力引入到機械零件中。殘余應力有時被有意地引入以改善服役響應，例如在橋梁建設中使用的預應力混凝土板。然而，制造商經(jīng)常試圖減少殘余應力，因為它們可能在制造過程中導致斷裂，導致不希望的變形，并顯著影響疲勞行為。
三種主要的制造會導致殘余應力:
· 機械變形(例如非彈性變形);
· 熱(例如，工藝區(qū)在熔化和凝固過程中產(chǎn)生的不均勻熱膨脹或不相容熱應變);
· 材料微觀結構的變化(例如，相變)；
本征應變(也稱為固有應變，假設應變，或“無應力”應變)是一個工程概念，用于解釋制造部件中導致殘余應力和變形的所有非彈性變形的來源。熱應變是本征應變的一個子集。
展開 Abaqus增材制造過程仿真理論連載3
UEPActivationFacet
指定在漸進式單元激活過程中應用換熱或輻射條件的單元的小面面積分數(shù)。
2.6.3模擬激光加熱
您可以定義移動的熱通量來模擬熱分析中的激光誘導加熱。您可以定義一種特定類型的刀具路徑，該路徑最接近增材制造過程的運動和熱源的性質。通過從與移動的熱流相關聯(lián)的用戶子程序中調用toolpath-mesh intersection模塊功能程序，可以使用交集的幾何信息在給定增量下定義單元中的熱通量。
UMDFluxSetup
為移動熱源設置工具路徑-網(wǎng)格交叉模塊所需的數(shù)據(jù)。
UMDFlux
描述來自移動熱源的熱通量
2.6.4增材制造過程仿真工作流
圖1中的流程圖描述了一個典型的增材制造過程模擬的工作流。
展開 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接觸。分析在加載過程中該模型的應力和變形情況。
（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.
設置兩個靜態(tài)分析步
5.
定義接觸屬性、兩個接觸對和兩個約束
6.
設置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.
提交計算查看結果
整體變形云圖
加固環(huán)應力云圖
橡膠應力云圖
整體應力剖面圖
文章來源：FILWTBY
展開 Abaqus增材制造過程仿真理論連載2
2.工具路徑-網(wǎng)格交叉模塊
工具路徑-網(wǎng)格交叉模塊計算增材制造過程中使用的各種工具路徑和被制造零件的有限元網(wǎng)格之間的幾何交叉點。
2.1工具路徑-網(wǎng)格交叉工具路徑表示
刀具軌跡表示機床的一個給定部件的運動，例如激光源、重涂輥或送絲噴嘴。工具路徑是由附著在沿著路徑移動的參考點上的幾何形狀定義的。路徑是通過連接空間和時間上的點集合來定義的。事件系列定義了點的集合。事件系列中定義的第一個字段描述了該工具的狀態(tài)，例如激光功率、重涂輥的“開/關”狀態(tài)或送絲噴嘴。這個字段在兩個連續(xù)點之間假定為常數(shù)。值為零的字段表示工具的“關閉”狀態(tài)。
工具路徑-網(wǎng)格的交點考慮了三種形狀:一個點，一條無限的線，和一個盒子(見圖1)。這些形狀提供了不同的抽象層次來描述工具的形狀，這取決于特定的應用。除了這三種形狀之外，還可以使用掃描樣式來描述工具的理想運動，而不是運動的實際路徑。下面的主題列出了由工具路徑-網(wǎng)格交叉模塊為每個形狀和掃描樣式計算的一些數(shù)量。有關模塊計算的數(shù)量的完整列表，請參閱數(shù)據(jù)檢索功能程序中的表。
形狀
點
無限長的線
盒子
樣式
機器工具例子
粗糙網(wǎng)格的點激光
粉末床制造中的重涂輥
細化網(wǎng)格中的聚合物拉伸，線材供給，激光的材料沉積噴嘴
2.2點形狀工具路徑-網(wǎng)格交叉
當工具的行動區(qū)域相比較于網(wǎng)格尺寸，非常小時，工具形狀的點表示是有用的，此時可以將工具形狀理想化為一個點；例如，當激光束的半徑與單元的尺寸相比，非常小的時候。
圖1描述一個點工具路徑與一個有限元網(wǎng)格E的交叉點。工具路徑通過時間（t1,t2,t3,t4…..）時的路徑連接點（X1,X2,X3…….）定義。假設工具在連接路徑上兩個連續(xù)點的線段上以恒定的速度運動。
展開 
Abaqus增材制造過程仿真理論連載1
增材制造過程仿真
增材制造提供了生產(chǎn)復雜設計的能力，這是傳統(tǒng)制造方法無法實現(xiàn)的。
目錄：
1.關于增材制造過程仿真
2.工具路徑-網(wǎng)格交叉模塊
3.增材制造過程的熱-力分析
4.增材制造過程的基于本征應變的分析
5.增材制造過程的特殊目的技術
1. 關于增材制造過程仿真
增材制造(AM)提供了生產(chǎn)傳統(tǒng)制造方法無法生產(chǎn)的復雜零件的潛力。
本節(jié)描述用于模擬和評估增材制造過程的abaqus功能，以及過程參數(shù)對最終打印部件的影響。
將討論下面的主題：
· 關于增材制造
· 工具路徑-網(wǎng)格交叉模塊
· 熱-力分析
· 基于本征應變的分析
· 增材制造的特殊目的技術
· 后處理仿真以及服役性能驗證
1.1關于增材制造
增材制造，也被稱為3D打印，是一個廣泛使用的術語，用于描述制造三維物體的工業(yè)過程：
· 原材料的受控沉積(通常為粉狀、熔融態(tài)或液態(tài));
· 誘導轉化為固態(tài)。
通用增材制造過程（ISO/ASTM52900-15）如下表：
技術
粉末床
粘結劑噴射
直接能量沉積
材料擠出
箔片層疊
光照聚合
材料噴射
描述
熱能選擇性地熔化粉末床的區(qū)域
一種液體粘合劑被沉積，來連接粉狀材料
安裝在多軸臂上的噴嘴沉積熔化的材料
材料通過噴嘴擠出，在那里被加熱。
展開 【三維正交機織物】成形過程_Abaqus仿真實現(xiàn)
前段時間幫一位仁兄實現(xiàn)了【三維正交機織物】成型過程模擬，建模過程非常麻煩，計算量特別大，記錄一下。
【數(shù)據(jù)參考】
經(jīng)紗、緯紗、捆綁紗：共計 → 1500 根碳纖維、凱夫拉絲線。
求解器：Abaqus2021hf4-Explicit
運行時間：35個小時
有這方面感興趣的可以私信交流。
基于ABAQUS有限元軟件的雙軸連接結構仿真模型創(chuàng)建過程
圖8 L形板件彈塑性參數(shù)設置
三、分析步設置
連接件有限元模型中涉及到螺桿預緊力的施加，螺栓與螺孔干涉配合的模擬等多個過程，需要在分析步中逐步實現(xiàn)，且有些加載過程需要先設置初始值，再進行最終載荷的施加，分析步設置過程如表1所示。將整個模型的加載過程分為三個步驟：
（1）螺栓與孔的干涉配合的模擬過程，需要兩個分析步逐步實現(xiàn)；
（2）螺栓預緊力的施加過程，需要兩個分析步逐步實現(xiàn)；
（3）模型的兩個方向上的外載荷的施加，需要一個分析步直接施加。
表1 分析步設置
圖9 分析步設置
如圖9為分析步的增量設置。由于模型中的相互作用面很多，且涉及到螺栓預緊力的施加和螺栓與螺孔的干涉配合的模擬，屬于多重非線性問題，很容易出現(xiàn)計算不收斂的情況。所以ABAQUS中將一個分析步施加的載荷分解為多個小的增量，即可按照非線性求解步驟來進行計算。因為隨著每一次迭代過程，ABAQUS得到的解將更接近平衡狀態(tài)，所以需要進行多次迭代得到最終的平衡解，所以設置迭代步為，這樣可以很好的解決計算結果不收斂的問題。
四、單元選取與網(wǎng)格劃分
對十字形連接件進行應力分析時，應該讓劃分后的網(wǎng)格與力的傳遞路線相符合，拓撲形式與載荷的分配相符合。
展開 Abaqus沖壓-回彈過程仿真詳細教程，顯式分析到隱式分析的結果傳遞方法 ￥99.9
沖壓回彈分析會涉及顯式求解器到隱式求解器之間的結果傳遞設置，這樣能夠將現(xiàn)實中的力學過程進行拆解，利用適當?shù)那蠼馄鞣治鲇嬎闫鋵瞄L處理的的過程（動態(tài)過程、穩(wěn)定過程），從而使整個分析效率極大地提高。
圖1 沖壓示意圖（1/4模型）
如圖1所示，毛坯（藍色）位于夾具（綠色）和模具（黃色）之間，沖頭（紅色）以一定的速度沖擊毛坯，毛坯在壓力和模具約束作用下發(fā)生一定的變形（沖壓過程）；隨后沖頭與夾具向上運動，卸載后的毛坯回彈并保留一定的永久變形（回彈過程），產(chǎn)品沖壓成型過程結束。
圖2 材料加、卸載的力學過程
材料加、卸載的過程中產(chǎn)生了彈性變形和塑性變形，分析時，通過Abaqus/Explicit分析其沖壓過程，再將分析結果作為初始狀態(tài)繼承給Abaqus/Standard進行回彈分析。由于對稱性，使用一個1/4模型解決這個問題，全部采用殼單元。
展開 ABAQUS--醫(yī)療器械-NiTi自擴張支架置入動脈瘤彎曲血管仿真
目前支架類仿真常見的一般為簡化的仿真過程。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，我們時常簡化省略掉支架植入血管這一過程，原因在于該仿真過程接觸復雜，操作步驟多而困難，而支架置入血管的仿真過程又通常為檢驗支架柔順性能的重要步驟，所以一個完整的仿真設計過程需要加入支架植入。此外，真實血管內壁與支架的接觸作用同樣很重要。在該視頻教程中，加入了通過逆向工程生成的真實血管模型，也考慮了支架的置入過程。
視頻的主要內容為NiTi自擴張支架置入動脈瘤彎曲血管仿真的全過程，通過學習可以了解到以下幾點：
1、掌握支架壓握擴張的仿真內容；
2、支架輸送進彎曲血管的詳細方法；
3、支架類仿真的先進方法；
3、Abaqus仿真的操作過程，包括網(wǎng)格劃分，接觸屬性，邊界條件的設置；
4、NiTi超彈性材料的設置；
5、六階多項式血管材料的設置；
6、支架類仿真不收斂，失效的問題解答；
該仿真實例教程通過PPT講解與實操相結合的方式進行，PPT主要從四個方面著手，a、模型介紹與網(wǎng)格劃分；b、材料屬性與分析步；c、相互作用與邊界條件；d、重點注意部分。
部分結果展示：
歡迎關注公眾號： iCAE
self-expand-insert.pdf
展開 利用abaqus基于位錯密度模型進行切削過程中位錯密度和晶粒尺寸仿真（VUSDFLD）
位錯密度模型基于Hongtao Ding的論文；
設計仿真 | Adams-Marc聯(lián)合仿真幫助客戶準確模擬車門關閉過程
Marc密封條模型 Adams車門模型
Marc密封條的壓縮載荷
Bias工程師隨后做了進一步研究，使用Adams-Marc聯(lián)合仿真功能，通過實時計算密封件的載荷和變形來提高仿真精度，而不是依賴于CLD提供的近似值。這個聯(lián)合仿真被認為是第一個模擬車門動態(tài)關閉的聯(lián)合仿真方案。Adams運行運動學仿真，然后將仿真結果傳遞給Marc，繼而Marc進行仿真，并最后將結果再次傳遞給Adams。最后，Bias工程師開發(fā)了一個Excel界面，使不熟悉Adams和Marc的工程師能夠通過輸入某些參數(shù)即可輕松執(zhí)行聯(lián)合仿真。Yurt說：“在整個聯(lián)合仿真過程中，門的動態(tài)運動由Adams計算，密封條的阻力由Marc計算。通過這種仿真方案，我們相信，在整個密封條可以精細的建模。以此來進行關門力的計算。”
結果/收益
Standard Profil的設計總監(jiān)H.Tuncay Yukesel博士說：“我們將聯(lián)合仿真的結果提供給客戶，客戶非常滿意，并因此幫助我們拿下了更多的訂單。現(xiàn)在的仿真方案和物理試驗相比，幫助我們在更短的時間內，以更低的成本來評估新的密封件，并且可以評估和優(yōu)化更多的設計方案，以提高車門關門性能，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和節(jié)約成本。”
車門開啟角度（°）
車門動能-DOE初始關門速度
展開 
基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經(jīng)驗交流（三）
因此，如果你大概知道裂紋的初始位置和擴展會經(jīng)過的區(qū)域，就請盡可能的縮小富集域 的包圍圈，進行精準打擊而不要火力覆蓋；
其次，疲勞載荷作用下相對于靜載荷作用下裂紋的放仿真總時間小了很多，我也不知道這個總時間能不能代表裂紋的擴展壽命，也不知道怎么通過這個總時間獲取壽命，但是我們很清楚的是，相同的條件下結構的疲勞壽命會短得多，這應該也能象征性的說明仿真結果有一 定的可信度；
####通用靜態(tài)分析步下的XFEM_VCCT裂紋擴展仿真####
簡單說一下，這個我沒怎么用過，說一下與其他兩種方法的區(qū)別。材料定義那里只需要定義E和μ，然后在interaction相互作用模塊中的接觸屬性定義VCCT模型：mechanical > fracture criterion > VCCT/增強VCCT > 輸入臨界能量釋放率即可，其余操作過程一毛一樣。
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最后補充兩句，關于XFEM的裂紋仿真問題大概就這些了，當然這些只是最基本的軟件操作環(huán)節(jié)，重要的我覺得還是理論部分，很多問題可能現(xiàn)有的ABAQUS中集成的XFEM方法沒辦法很好的解決，但是這個仿真方法和思想那是相當牛逼的啊，有興趣或者沒興趣但被科研任務折磨的同學可以嘗試對它進行二次開發(fā)。我發(fā)的帖子都是在個人學習的基礎上總結而來的，難免存在理解不到位甚至是錯誤，還希望大佬們批評指正。
展開 LS-DYNA仿真中，基于S-ALE方法的碎片沖擊油罐殉爆過程仿真 ￥35
為揭示碎片沖擊下油罐群的殉爆機制，基于LS-DYNA中的S-ALE（Simplified Arbitrary Lagrangian-Eulerian）多物理場耦合方法，開展典型油罐在碎片沖擊作用下的殉爆過程數(shù)值仿真研究，對于研究油罐群在高速破片沖擊下發(fā)生殉爆等問題具有重要意義。
關鍵詞：S-ALE；點火增長模型；碎片沖擊；油罐殉爆
1.模型介紹：
仿真模型結合了破片侵徹、油氣混合、點火擴散與壓力波傳播等多重物理過程，并引入點火增長模型刻畫油氣混合物的非線性燃燒行為。構建了S-ALE方法物理仿真模型，采用狀態(tài)方程*EOS IGNITION AND GROWTH OF REACTION IN HE進行設置，破片尺寸為5x1x5cm，速度為1500m/s，材料為銅。油罐直徑為25cm，高度為25cm，上層為9cm氣體，下層為15cm油體（等效為炸藥計算），油罐材料為鋼。
圖1 模型示意圖
2.計算結果：
圖2 壓力變化過程
付費文件包含K文件。
展開 異型密封圈計算泄漏量與參數(shù)化優(yōu)化過程仿真（帶仿真文件） ￥35
擋砂瓣尖端接觸間隙為0.000129 mm
仿真源文件見以下內容
LS-DYNA中的點火增長模型應用（1）：二維ALE算法的B炸藥沖擊起爆過程仿真 ￥48
圖2 2D多物質ALE算法的沖擊起爆模型
付費文件包括：2個K文件，采用2D多物質ALE算法，1200m/s和1240m/s沖擊速度下的B炸藥沖擊起爆過程仿真K文件和答疑聯(lián)系方式。
計算結果動畫展示：
