abaqus壓痕分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus壓痕分析的視頻教程
ABAQUS殘余應(yīng)力之壓彈模擬實(shí)例分析
獨(dú)家原創(chuàng)—ABAQUS殘余應(yīng)力之壓彈模擬實(shí)例分析 案例對(duì)壓彈實(shí)例模擬整個(gè)過程進(jìn)行了講解，包括殘余應(yīng)力、殘余變形、接觸設(shè)置及多重分析步使用等，此模擬案例還可用于布氏硬度（Brinell Hardness）的計(jì)算，屬于殘余變形、接觸及多重分析步設(shè)置的通用分析案例，相信對(duì)大家會(huì)有很大幫助。
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abaqus壓痕分析的實(shí)例教程
本例是模擬一個(gè)壓頭擠壓工件，在工件表面生成壓痕的問題。
壓頭為圓錐體，頭部是一個(gè)半徑 0.25 的近似半球，高 10，大端半徑 2.5.其材料是合金鋼，材料性能：
彈性模量 E = 210000 Mpa； 泊松比 μ = 0.3。
工件為一個(gè)半徑 5，高度 20 的圓柱體，材料為鋁合金，材料性能為：
彈性模量 E = 71000 Mpa； 泊松比 μ = 0.33。
屈服應(yīng)力 σs = 240 Mpa； 切線模量： Et = 710 MPa
建模時(shí)，在壓頭的圓錐頭外表面與工件上表面之間創(chuàng)建面-面接觸對(duì)，分別采用柔性目標(biāo)面和剛性目標(biāo)面兩種接觸方式進(jìn)行分析。
建模過程如下：
1 定義單元類型：
定義兩種單元類型：
(1) SOLID185 單元，用于對(duì)體積劃分網(wǎng)格；
(2) Mesh200 單元，設(shè)置單元形狀為 4 節(jié)點(diǎn)四邊形：
對(duì)圓錐體劃分網(wǎng)格時(shí)，準(zhǔn)備先對(duì)一個(gè)截面劃分面網(wǎng)格，然后掃描為體網(wǎng)格，為此需要定義 Mesh200 定義，用于面網(wǎng)格的劃分。
形狀 MESH200 單元形狀為 4 節(jié)點(diǎn)四邊形，是為了與 8 節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元SOLID185 的表面網(wǎng)格相匹配。
2 定義兩種材料，其中鋁合金定義為雙線性彈塑性材料：
其中：
材料 1 為合金鋼：
彈性模量 E = 210000 MPa， 泊松比 ν = 0.3；
材料 2 為鋁合金。
展開 2022年8月，客戶在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)自己的測(cè)試結(jié)果有異常，尋求國(guó)高材分析測(cè)試中心檢測(cè)工程師幫助，希望可以助力他查找測(cè)試結(jié)果差異的原因。具體情況如下：測(cè)試球壓痕硬度得到55N/mm2的結(jié)果，此款樣品的球壓痕硬度值在39 N/mm2以內(nèi)，超出了樣品的合格范圍內(nèi)。在相同設(shè)備、相同樣品、測(cè)試手法相差無(wú)幾的情況下，客戶自己的測(cè)試結(jié)果與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)范圍相差較大，對(duì)此尋找測(cè)試結(jié)果差異的原因并解決。
排查與分析
2.1設(shè)備硬件排查
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 3398.1-2008塑料 硬度測(cè)定 第1部分：球壓痕法》中規(guī)定：球壓痕硬度是指以規(guī)定直徑的鋼球，在試驗(yàn)負(fù)荷作用下，垂直壓入試樣表面，保持一定時(shí)間后單位壓痕面積上所承受的壓力，其計(jì)算公式：球壓痕硬度=施加的負(fù)荷/壓入的表面積。從計(jì)算公式中來看影響測(cè)試結(jié)果主要的因素有兩點(diǎn)：施加的負(fù)荷和壓頭表面積。
球壓痕硬度測(cè)試的壓頭鋼球直徑為（5.0±0.05）mm，且試驗(yàn)后該鋼球不能顯出任何變形或損傷。在檢查客戶使用的鋼球時(shí)直徑確認(rèn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求見圖1，發(fā)現(xiàn)鋼球表面有不明黑點(diǎn)詳見圖2，初步判定是鋼球表面的損傷，不排除是鋼球表面的損傷導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果有偏差，更換了好的壓頭后對(duì)同一個(gè)樣進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果相差并不大。通過使用二次元設(shè)備觀察有破損鋼球，發(fā)現(xiàn)是鋼球其表面附著了一層黑色物質(zhì)，可通過紗布擦拭祛除污漬，祛除后鋼球可正常使用，測(cè)試結(jié)果與之前相差不大。
展開 根據(jù)壓痕硬度測(cè)試?yán)碚?建立了有限元模型。通過有限元手段分析了金屬材料在不同載荷作用下的壓入過程,了解在壓痕硬度試驗(yàn)過程中壓痕周圍所產(chǎn)生的應(yīng)力分布,計(jì)算了硬度HB值,與在硬度試驗(yàn)中所測(cè)的HB值吻合,證實(shí)了模型和材料特性描述的可靠性,在此基礎(chǔ)上,研究了不同硬度的試件,載荷對(duì)壓痕參數(shù)和壓痕周圍應(yīng)力分布的影響。結(jié)果表明:載荷大小直接影響壓痕深度、隆起部分、回彈量和塑性區(qū)域大小,隨著載荷的增加,壓痕深度、隆起部分、回彈量和塑性區(qū)域大小均有不同程度的增加,增加的程度與材料的硬度有關(guān),而且隨著載荷的增加,壓入深度加深,壓痕周圍塑性區(qū)域逐漸擴(kuò)大,其硬度值和塑性區(qū)域逐漸趨于穩(wěn)定范圍
壓痕硬度測(cè)試的有限元分析.pdf
展開 基于無(wú)網(wǎng)格SPH法的納米壓痕仿真方法（分析裂紋的萌生及擴(kuò)展）
建模分析流程：
用WB建立FEM幾何模型，用APD前處理，用LSPP進(jìn)行femsph轉(zhuǎn)化，生成SPH粒子，進(jìn)行虛粒子約束等便捷處理，定義接觸設(shè)置求解時(shí)間，定義裂紋損傷的輸出等，最后用UE軟件對(duì)K文件進(jìn)行查看，替換硬脆材料的JH-2本構(gòu)模型，檢查K文件正確性等。用LSDYNA對(duì)K文件求解，用LSPP查看結(jié)果，用ORIGIN對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理。
結(jié)果展示：
旋壓模擬分析：
（1）旋輪和芯模設(shè)置為解析剛體，毛坯為可變形體
（2）芯模與坯料固定，旋輪做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)且繞坯料旋轉(zhuǎn)
（3）量綱的確定：kg-m
前處理：
1.幾何模型構(gòu)建：ABAQUS建模
2.材料參數(shù)的定義：
（1）創(chuàng)建材料：結(jié)構(gòu)鋼
質(zhì)量——>密度：7850
彈性本構(gòu)：楊氏模量：2.1e11；泊松比：0.3
塑性本構(gòu)：(來源文獻(xiàn))
屈服應(yīng)力/Pa
1.68e8
2.72e8
3.37e8
3.83e8
4.18e8
4.48e8
塑性應(yīng)變
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
（2）創(chuàng)建截面：solid-steel（截面命名：截面類型-材料名稱）
（3）截面指派：將材料屬性賦予坯料
解析剛體無(wú)截面屬性，因此對(duì)于運(yùn)動(dòng)的物體采用在剛體參考點(diǎn)上定義質(zhì)量的方式為其賦予質(zhì)量從而確定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。原則是剛體質(zhì)量和坯料質(zhì)量保持同一個(gè)量級(jí)。
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abaqus壓痕分析的最新內(nèi)容
EHS.cae
1. Part – Geometry
Create a three-dimensional deformable shell part with extruded base feature to represent the elliptical hollow column. Use an approximate
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英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院南肯辛頓校區(qū)土木與環(huán)境工程系，SW7 2AZ
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2006 年 12 月 14 日收到；2007 年 4 月 13 日收到修訂版；2007 年 4 月 23 日接受
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ABAQUS 小應(yīng)變分析(例3) 條形基礎(chǔ)或海洋淺基礎(chǔ)下壓模擬(Tresca 本構(gòu))
條形基礎(chǔ)承載力是工程廣泛關(guān)注的問題，例如陸地條形基礎(chǔ)和海洋淺基礎(chǔ)。該模擬地基為飽和不排水的粘土，采用Tresca本構(gòu)，粘土強(qiáng)度su = 15 kPa。條形基礎(chǔ)處理成剛體。最終數(shù)模結(jié)果顯示，條形基礎(chǔ)的無(wú)量綱承載力Nc0 = F/Asu 近似于 pi + 2 = 5.14, 與傳統(tǒng)理論解極好的契合
2022年8月，客戶在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)自己的測(cè)試結(jié)果有異常，尋求國(guó)高材分析測(cè)試中心檢測(cè)工程師幫助，希望可以助力他查找測(cè)試結(jié)果差異的原因。具體情況如下：測(cè)試球壓痕硬度得到55N/mm2的結(jié)果，此款樣品的球壓痕硬度值在39 N/mm2以內(nèi)，超出了樣品的合格范圍內(nèi)。在相同設(shè)備、相同樣品、測(cè)試手法相差無(wú)幾的情況下，客戶自己的測(cè)試結(jié)果與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)范圍相差較大，對(duì)此尋找測(cè)試結(jié)果差異的原因并解決。
旋壓模擬分析：
（1）旋輪和芯模設(shè)置為解析剛體，毛坯為可變形體
（2）芯模與坯料固定，旋輪做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)且繞坯料旋轉(zhuǎn)
（3）量綱的確定：kg-m
前處理：
1.幾何模型構(gòu)建：ABAQUS建模
2.材料參數(shù)的定義：
（1）創(chuàng)建材料：結(jié)構(gòu)鋼
質(zhì)量——>密度：7850
彈性本構(gòu)：楊氏模量：2.1e11；泊松比：
基于無(wú)網(wǎng)格SPH法的納米壓痕仿真方法（分析裂紋的萌生及擴(kuò)展）
建模分析流程：
用WB建立FEM幾何模型，用APD前處理，用LSPP進(jìn)行femsph轉(zhuǎn)化，生成SPH粒子，進(jìn)行虛粒子約束等便捷處理，定義接觸設(shè)置求解時(shí)間，定義裂紋損傷的輸出等，最后用UE軟件對(duì)K文件進(jìn)行查看，替換硬脆材料的JH-2本構(gòu)模型，檢查K文件正確性等。用LSDYNA對(duì)K文件求解，用LSPP查看結(jié)果，用ORIGIN對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行處理
為實(shí)現(xiàn)軸壓桿件考慮初始缺陷后的極限承載力分析，特基于abaqus平臺(tái)編寫此python腳本。腳本實(shí)現(xiàn)了軸壓桿件自動(dòng)建模和修改關(guān)鍵字等屈后分析流程，并進(jìn)行注釋。讀者可根據(jù)自身需要，略微改動(dòng)腳本，以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模，達(dá)到大批量有限元分析的目的。
付費(fèi)內(nèi)容為腳本文件，見下方。
近期咨詢復(fù)合材料層板壓潰分析的特別多，原來是今年的“上緯杯”第五屆全國(guó)大學(xué)生復(fù)合材料設(shè)計(jì)與制作大賽題目是“復(fù)合材料吸能柱結(jié)構(gòu)”，于是，我們也湊湊熱鬧，做一個(gè)Abaqus復(fù)合材料織物波紋板壓潰的案例。
波紋板壓潰效果圖
案例來自幫助文檔，由于幫助文檔是inp格式，給新手帶來很大困難，故錄制視頻，用cae方式自己理解的基礎(chǔ)上做了一下，若有不足，敬請(qǐng)諒解
本例是模擬一個(gè)壓頭擠壓工件，在工件表面生成壓痕的問題。
壓頭為圓錐體，頭部是一個(gè)半徑 0.25 的近似半球，高 10，大端半徑 2.5.其材料是合金鋼，材料性能：
彈性模量 E = 210000 Mpa； 泊松比 μ = 0.3。
工件為一個(gè)半徑 5，高度 20 的圓柱體，材料為鋁合金，材料性能為：
彈性模量 E = 71000 Mpa； 泊松比 μ = 0.33。
屈服應(yīng)力 σs
