abaqus剛性分析的案例
碰撞分析案例：保險杠撞擊剛性墻-------ABAQUS/Explicit顯式非線性動態分析
碰撞分析案例：保險杠撞擊剛性墻
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案例關注重點：焊接和撞擊有限元分析模型的定義
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案例背景
隨著科學技術的發展，汽車已經成為人們生活中必不可少的交通工具。但當今由于交通事故造成的損失日益劇增，研究汽車的碰撞安全性能，提高其耐撞性成為各國汽車行業研究的重要課題。目前國內外許多著名大學、研究機構以及汽車生產廠商都在大力研究節省成本的汽車安全檢測方法，而汽車碰撞理論以及模擬技術隨之迅速發展，其中運用有限元方法來研究車輛碰撞模擬得到了相當的重視。而本案例就是取材于汽車碰撞模擬分析中的一個小案例―――保險杠撞擊剛性墻。
案例分析
本案例的幾何模型是通過導入已有的*.IGS文件來生成的（已經通過專用CAD軟件建好模型的），共包括剛性墻（PART-wall）、保險杠（PART-bumper）、平板（PART-plane）以及橫梁（PART-rail）四個部件，該分析案例的關注要點就是主要吸能部件（保險杠）的變形模擬，即發生車體碰撞時其是否能夠對車體有足夠的保護能力？其是否能夠將撞擊瞬間的動能轉化為內能吸收掉以保護駕駛等人員的安全？作者這里根據具體車體模型建立了保險杠撞擊剛性墻的有限元分析模型，為了節省計算資源和時間成本這里也對保險杠的對稱模型進行了簡化，詳細的撞擊模型請參照圖49所示，撞擊時保險杠分析模型以2000mm/s的速度撞擊剛性墻，其中分析模型中的保險杠與平板之間、平板與橫梁之間不定義接觸，采用焊接進行連接，對于保險杠和剛性墻之間的接觸采用接觸對算法來定義。
展開 剛性彈丸對板材的侵徹分析（ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.3節）
本文手工翻譯自ABAQUS 6.16幫助文檔第2.1.3節，未經許可，請勿轉載！
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關鍵詞：沖擊 失效模型 無限元 Abacus/Explicit
傳送門：第2.1.4節 彈丸沖擊侵徹平板
https://www.yqgqt.org.cn/post/1929186
本示例模擬了剛性球形彈丸以1000米/秒的速度斜向沖擊裝甲平板。該板應用了失效模型，從而允許彈丸穿透板。本示例涉及沖擊、漸進破壞和無限元的使用。
一、問題描述
裝甲板的厚度為10 mm，與彈丸相比，板的尺寸假定為半無限大，通過在板的周邊使用CIN3D8無限元來實現。該板包括4480個C3D8R單元。裝甲板材料的楊氏模量為206.8GPa，泊松比為0.3，密度為7800kg/m3，屈服應力為1220MPa，硬化斜率恒定為1220MPa。材料應用漸進失效模型（progressive failure model），從而Abaqus/Explicit將刪除發生失效的網格單元。假設失效發生在100%的等效塑性應變下，此時網格單元將被立即刪除。（失效應變的值是隨意選擇的，并不模擬任何特定材料。）
球體（彈丸）的直徑為20mm，假設為剛性，其為均一材質，密度為37240 kg/m3。假設球體和板之間沒有摩擦，由此模型中無需設置球體的轉動慣量。
通過施加邊界條件來約束球體在y方向上的運動。測試了兩種球面建模方法：（1）使用解析剛性表面和使用R3D4剛性單元。就精度和計算性能方面而言，解析剛性表面是表達簡單剛性幾何形狀的首選方法。然而，在實踐中出現的更復雜的三維表面幾何形狀必須使用由網格單元形成的表面進行表達。對C3D8R單元的截面控制規則進行修改。
展開 abaqus鉆削模擬（剛性齒鉆削巖石）
利用abaqus進行鉆削模擬，因為齒剛體，為了減少計算量，巖石網格較粗，并利用了質量縮放。模擬步驟與變形齒鉆削巖石相似
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/0cb4c4d5-35d4-4758-be15-7aa1b58f71db
孤立的剛性塊體分析(block analyze-stability) (1)
2 塊體穩定性分析方法
與上面描述的連續破壞過程不同，在地下開挖過程中，經常需要分析孤立楔形體的穩定性，顯然，UDEC和3DEC可以直接分析這種剛性楔形體的穩定性。在實踐中，一個非常有用的分析工具是UnWedge(地下開挖巖石楔的穩定性分析，V5.013, 12/06/2021)。UnWedge用于確定由結構不連續的交叉點形成的巖楔穩定性，基本的工作機理是極限平衡法, 可以計算出楔形體的安全系數。
關鍵塊理論能夠分析孤立楔形體的穩定性，例如【石根華的Discontinuous Deformation Analysis (DDA)文獻聚合 】和Warburton(1985,1987)。
[1] Warburton, PM. (1985) A computer program for reconstructing blocky rock geometry and analyzing single block stability. Computers & Geosciences 11(6), 707-712.
[2] Warburton P. M. (1987) Implications of keystone action for rock bolt support and block theory. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. Vol. 24, 283-290.
3 孤立的剛性塊體分析
孤立的剛性塊體穩定性分析(Isolated Rigid Body Analysis)是Ghazal提出的算法在3DEC中的改進【block analyze-stability】。這種方法計算位于地下開挖表面任何形狀的單一三維剛性塊的穩定性。
展開 
接觸分析一個剛性加載的例子
THICK=0.1
RADIUS=0.5
LENGTH=1.5
/PREP7
ET,1,182,1,,2
ET,2,169
ET,3,171
R,2,0,0,1,0.1
RMORE,0.1,0.01
R,3,0,0,1,0.1
RMORE,0.1,0.01
!* !* Material Properties !*
MP,EX,1,16E6
MP,NUXY,1,0.33
MP,MU,1,0.3
TB,MISO,1,0,9
TBPT,,0.000625,10000
TBPT,,0.0025,15000
TBPT,,0.005,21000
TBPT,,0.01,29000
TBPT,,0.015,32600
TBPT,,0.02,34700
TBPT,,0.04,36250
TBPT,,0.10,39000
TBPT,,0.20,40250
K,1
K,2,LENGTH
KGEN,2,1,2,1,,THICK,,2
A,1,2,4,3
TYPE,1
MAT,1
LESIZE,1,,,70
LESIZE,2,,,5
LESIZE,3,,,70
LESIZE,4,,,5
AMESH,ALL
NUMMRG,ALL
ASEL,NONE
LSEL,NONE
WPAVE,,THICK+RADIUS
CSWPLA,11,1
K,20,RADIUS,180
K,21,RADIUS,-90
K,22,RADIUS,0
K,23,0,0
k,24,radius,90
l,20,21
L,21,22
l,22,24
l,24,20
TYPE,2
REAL,2
LMESH,ALL
ALLS
CSYS,0
NSEL,S,LOC,Y,THICK
TYPE,3
ESURF
nsel,s,loc,y
展開 ANSA_for_LSDYNA汽車前部吸能盒撞擊剛性墻分析含源文件和分析結果 ￥3.88
A
N
S
A
_
f
o
r
_
L
S
D
Y
N
A汽車前部吸能盒撞擊剛性墻分析含源文件和分析結果
適合ANSA初學者或者對分析感興趣的同學，
這個也配備有全套視頻的錄制講解。
不會的同學可以看著這個錄制視頻來做
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11592
正面100%重疊剛性壁障碰撞CAE分析
標準及要求:
試驗車輛100%重疊正面沖擊固定剛性臂障，壁障上附以20mm厚膠合板，碰撞速度為50km/h，試驗車輛到達壁障的路線在橫向任意方向偏離理論軌跡不超過150mm
1) 座椅結構零件可以出現變形,假人在碰撞過程中必須保持完好.所有的鎖止機構和調節機構設為鎖止狀態,并且保持完整.
2) 在測試中以及測試結束后,零件不允許出現撕裂和破壞,座椅結構保持完整.
數據來源：
某國產自主研發轎車及零部件（2015年上市）
座椅位置:
滑軌位于中間位置,高度調節位于中間位置
CEA分析總結:
分析結束后，座椅局部區域有應力集中，但未出現撕裂和破壞。
主要關鍵字:
*LOAD_BODY_Z
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*BOUNDARY_SPC_SET
*MAT_ELASTIC
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
*MAT_SPRING_GENERAL_NONLINEAR
*SECTION_BEAM
*SECTION_SHELL/SOLID
*CONSTRAINED_JOINT_STIFFNESS_GENERALIZED
*HOURGLASS
*ELEMENT_SETBELT_SENSOR
結果動畫：
有限元模型：
加載曲線：
結算結果云圖、調角器扭矩曲線圖：
展開 Hyperworks+ABAQUS中模擬保險杠從1米高度跌落至剛性地面 ￥5
關于保險杠跌落仿真前面用Hyperworks結合Ls-dyna做了一個簡單的案例，本案例繼續模擬保險杠從1米高度跌落至地面，不同的是本案例采用Hyperworks結合ABAQUS做的仿真模擬，對比一下ABAQUS顯示動力學分析的結果與之有什么差異。其中，從Hyperworks中如何成功導出ABAQUS可以運行的INP文件請繼續關注我發的案例《Hyperworks其它模塊轉到ABAQUS模塊中常會遇到的問題及解決方法匯總》，該帖子也會結合實際項目中遇到的問題持續匯總。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
加載條件及約束條件
應力云圖
位移云圖
展開 彈塑性材料桿件撞擊剛性墻面——瞬態分析
剛性墻為目標單元170
et,3,CONTA174 ! 圓桿接觸面為接觸單元174
keyopt,3,2,0 ! 采用增廣拉格朗日公式
keyopt,3,4,2 ! 接觸檢測點方向為目標面節點方向，在剛性沖擊問題下需要進行該設置
!以提高收斂性，尤其在接觸面幾何不規則，該設置尤為重要，這是因為接觸面幾何不規則，
!會產生不對稱的接觸力，破壞收斂性。
keyopt,3,7,4 ! 沖擊約束下的時間載荷步控制，該設置在沖擊問題下尤為重要，嚴重影響結果的收斂性
keyopt,3,10,2 ! 每一載荷步計算完成后，接觸剛度更新
彈塑性材料設置
mp,ex,1,117e9 ! Young's Modulus for copper bar (Pa)
mp,nuxy,1,0.35 ! Poisson's ration
mp,dens,1,8930 ! Density of copper
tb,biso,1 ! Bilinear isotropic definition
tbdata,1,400e6 ! 屈服應力指定
tbdata,2,100e6 ! 切線模量指定
初始速度加載
ic,all,uz,,-227 !節點上指定初始條件,可指定初始位移、速度
瞬態分析控制
關于求解器的計算方法和積分算法讀者可自行根據問題所需進行設置，對比計算結果。
/soluantype,trans ! Perform a transient
analysisnlgeom,on ! 大變形
trnopt,full, , , , ,HHT !
展開 剛性基礎三維仿真分析(土體為DP材料)
某一剛性基礎，上有方柱，假設在方柱上部有一分布載荷，求基礎及周圍土的受力分布情況。整個模型都埋在土下。
基本參數如下：
?。ǎ保┓街?em>剛性基礎均為混凝土材料：彈模E＝2.5ｅ10，泊松比為0.16，密度為2700。
（２）土為DP材料：彈模E＝1.0ｅ7，泊松比為0.45，密度為2000.
粘聚力C＝10，內摩擦角30，膨脹角30
?。ǎ常┩廨d：樁頂分布力Q=50,重力加速度為9.8
命令流程序為：
/cle
/prep7
/title,zhuang,h-method
et,1,plane42
et,2,solid45
mp,ex,1,2.5e10 !混凝土材料屬性
mp,nuxy,1,0.16
mp,dens,1,2700
mp,ex,2,10e6 !土體材料屬性
mp,nuxy,2,0.45
mp,dens,2,2000
tb,dp,2 !土體本構模型
tbdata,1,10,30,30
!建立關鍵點
k,1
k,2,1.5
k,3,1.5,0.4
k,4,1.1,0.4
k,5,1.1,0.8
k,6,0.7,0.8
k,7,0.7,1.2
k,8,0.3,1.2
k,9,0.3,2
k,10,0,2
k,11,4,2
k,12,4,0
k,13,4,-2
k,14,0,-2
k,15,0.3,3
k,16,0,3
!
展開 高速對稱剛性轉子碰摩運動的穩定性分析
【摘要】 分析了高速對稱剛性轉子圓柱形和圓錐形碰摩運動。當轉子兩端的軸承同時發生不良潤
滑, 造成轉子兩端同時與軸承接觸, 產生圓柱形碰摩運動, 給出了發生圓柱形碰摩運動時系統的穩
定范圍, 討論了摩擦系數、軸承徑向間隙、碰摩發生時的初始角度與失穩渦動角速度的關系。當轉
子一端的軸承發生不良潤滑, 而另一端的軸承正常工作時發生圓錐形碰摩運動, 分析發現其碰摩
運動的穩定性取決于其系統本身物理參數, 進行了分岔分析, 給出了其渦動角速度的一階近似表
達式, 這可為轉子系統的故障診斷提供一定的理論基礎。
高速對稱剛性轉子碰摩運動的穩定性分析.pdf
展開 
FLUENT動網格案例之十一：基于動網格算法的二維剛性截面機翼簡諧振動氣動特性分析 ￥99
二維剛性截面機翼扭轉振動流體力仿真分析
氣動彈性問題一直是流固耦合現象研究的重要課題，而二維剛性截面的機翼扭轉振動則是氣動彈性研究最基本的入門案例。如下圖所示，圓形的計算域內，邊界上為壓力遠場，為了減小動網格計算量，靠近機翼的內部區域為彈簧光順和網格重生成區域，外部則為靜止網格。經過兩次放大后可以看出二維非結構的三角形網格也可以有很高的網格質量。
為了對作簡諧振蕩運動的Naca翼型的氣動特性（升力系數，阻力系數和力矩系數）進行數值計算，來流速度為V， 攻角的變化規律為：Alpha（t）=A/2*sin(omega*t)，其中，A=10度，omega=10*pi 弧度/秒。剛體運動UDF實現翼型的俯仰運動，由于在FLUENT的UDF中只能指定速度，角速度；所以，需要將攻角對時間求導，得到轉動角速度的規律：D（alpha）/dt=A*omega/2*cos(omega*t)
動網格實現結果
氣動彈性研究的對象已經從簡單的單翼，拓展到襟翼，前緣縫翼，副翼，翼梢等現代大型客機的機翼結構，感興趣的同學可以留言，希望研究的飛機氣動彈性課題內容。
文件列表
展開 Abaqus 非線性屈曲分析方法 附ABAQUS分析手冊分析卷下載
當然，對于方筒這類實際上是通過顯示方法實現的，更準確的講是動力屈曲分析，所以我們還得判斷動能、塑形耗散等能量參數，才能使結果更加準確。
下載地址：ABAQUS分析手冊分析卷
基于Abaqus的建筑結構隔震分析 附ABAQUS建筑結構分析應用下載
本文通過時程分析的方法，考察隔震結構在大震作用下的性能，結果顯示，在大震作用下，結構的整體響應，無論是位移角還是結構的剪力，與小震結果都有明顯差異，隔震支座對結構性能的改善，主要體現在結構的上部，對結構的中下部則較小，且不再滿足規范中對剪力降低50%的要求。另一方面，非線性的影響會對結構的計算結果起到放大作用，使微小差異的結構方案在大震作用中表現出明顯不同的抗震性能。
下載地址 ：ABAQUS建筑結構分析應用
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
