abaqus 大型分析的案例
Moldex3D模流分析之大型圓籃優(yōu)化參數(shù)設(shè)計與性能驗證
大綱
本研究利用Moldex3D對置物用之大型圓籃進行優(yōu)化分析，旨在通過縮減產(chǎn)品厚度和優(yōu)化參數(shù)設(shè)計，來改善翹曲變形與體積收縮率。產(chǎn)品經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后，肋厚尺寸從原本3mm降至2.5mm，翹曲變形量降低20%與體積縮收率減少7%，仍能承受35kg載重需求，成功實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)。
挑戰(zhàn)
? 設(shè)計最薄肋片結(jié)構(gòu)，降低肋厚，同時解決體積收縮率與翹曲變形。
? 在維持與原產(chǎn)品相同重量荷載的前提下，節(jié)省射出成本與時間。
解決方案
虎尾科技大學(xué)團隊使用Moldex3D專家模塊確定最佳解決方案，并結(jié)合Abaqus有限元素軟件仿真產(chǎn)品的承重能力，最后通過射出成型結(jié)果進行相互驗證。
效益
? 提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低翹曲變形量及體積縮收率
? 符合荷載重量規(guī)格
? 降低生產(chǎn)成本及天數(shù)
案例研究
本案例首先將大型圓籃之肋厚尺寸從原始設(shè)計3mm縮減至優(yōu)化設(shè)計2.5mm (如圖一所示)，經(jīng)Abaqus結(jié)構(gòu)分析對大型圓籃內(nèi)部施加35kg分布力，原始設(shè)計的應(yīng)力為22.7 MPa，縮減后36.3MPa，皆未超過材料降伏應(yīng)力，確認為安全設(shè)計，縮減后體積與質(zhì)量減少22.75%，圖二展示3mm及2.5mm肋厚Abaqus分析結(jié)果。
圖一 大型圓籃肋厚尺寸從原始設(shè)計:3mm變更為優(yōu)化設(shè)計:2.5mm
圖二 大型圓籃Abaqus應(yīng)力分析結(jié)果 (a) 肋厚3mm (b) 肋厚2.5mm
了進一步降低翹曲變形并找出最佳成型參數(shù)，虎尾科技大學(xué)團隊運用Moldex3D專家模塊，以總位移及體積收縮率作為質(zhì)量因子，目標(biāo)為越小越好。
展開 大型電力變壓器的絕緣事故分析與防范
這種事故的特點是：預(yù)防性試驗的絕緣性能試驗合格，但從油中溶解氣體的色譜分析發(fā)現(xiàn)乙炔（C2H2）。經(jīng)分析確認與在絕緣部分存在放電有關(guān)。于是停電進行測量局部放電量的試驗以下（簡稱局放試驗）。試驗結(jié)果表明放電狀況異常，甚至在試驗中就發(fā)生貫穿性擊穿。實踐表明將局放試驗和其他試驗結(jié)果進行綜合分析，可以作出正確診斷，解體后可以找到絕緣發(fā)生不可逆損壞的故障點。
2.正常運行的變壓器絕緣事故的原因分析
2.1發(fā)生絕緣事故原因分析
2.1.1制造缺陷
絕緣事故的制造缺陷說，又分“尖角毛刺”說、“金屬異物”說，“顆粒含量”說。以及“絕緣缺陷”說等。所有這些說法，集中到一點是對放電機理有共識，即認為先發(fā)生局部放電，然后在正常工作電壓下引起絕緣擊穿事故。早先的老舊變壓器，確實有過上述種種原因引起正常工作電壓下的絕緣事故，而且事實證明，對放電機理的分析是符合實際的。但就大型電力變壓器而言，這類變壓器已運行20多年，有問題早應(yīng)暴露。如果至今尚未暴露，可以證明實際上已不再存在這類缺陷。上世紀(jì)80年代起，220kV及以上電壓等級的變壓器都進行了局放試驗。經(jīng)驗表明，局放試驗對發(fā)現(xiàn)上述種種缺陷是特別有效的。因此對于出廠時局放試驗合格的變壓器，尤其是安裝或檢修后還進行過局放試驗的變壓器，不可能再有在正常工作電壓下就足以引起絕緣事故的制造缺陷。這正是局放試驗的魔力所在。
2.1.2絕緣老化
我曾經(jīng)歷幾臺變壓器，由于油道堵塞，匝絕緣局部過熱，引起在正常工作電壓下的匝絕緣事故。實際上這是過熱事故。油中氣體色譜分析（簡稱DGA）對這類事故是能鑒定的。
我國的大型電力變壓器都是全密封結(jié)構(gòu)，運行年代不長，不少長年輕載。因此一般不存在絕緣老化的問題。如果由于絕緣老化引起絕緣事故，將有明顯的老化象征。
展開 CAE優(yōu)化分析在大型注塑模設(shè)計中的應(yīng)用
因?qū)嶋H注塑時基本上都采用時間控制的方式設(shè)置各澆口的開啟關(guān)閉時間，在Moldflow軟件里可以方便快捷地分析調(diào)整各閥澆口的開關(guān)時間。點澆口可應(yīng)用于各種形式的制品，澆口附近的殘余應(yīng)力小，能自行拉斷澆口，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，對于大型注塑件制口可多點同時進膠，能夠縮短流程，減少因流動阻力而產(chǎn)生的變形現(xiàn)象發(fā)生。
以上兩種方案，從澆口到填充末端的距離都較長，經(jīng)過初步流動填充分析后，得到以下結(jié)果：例1中填充時間：7.925S，最大注射壓力：59.23Mpa，最大鎖模力：1264.1ton；而例2中填充時間：8.506S，最大注射壓力：53.85Mpa，最大鎖模力：1314.2ton。將熔合線和氣穴的結(jié)果圖疊加，可以看出，物料熔合時溫度在222.5-230.5度，最低熔合溫度僅比注射時溫度低3.5度，因此物料能很好的熔合，不會出現(xiàn)熔接痕。氣穴主要出現(xiàn)在熔合線和分型面上，因而可在熔合線處開設(shè)排氣槽，不僅排氣方便，而且可增加熔合線的牢度。
優(yōu)化后的澆注系統(tǒng)不僅縮短了充模時間，而且保證了熔體流動時的平衡性，很好地解決了排氣問題，制品也不會出現(xiàn)熔接痕。
3 結(jié)束語
綜合以上，通過對轎車儀表板產(chǎn)品的流動、冷卻、變形分析，我們對澆口布置、注射、保壓、冷卻水管道布置進行了優(yōu)化，一般來講，根據(jù)模具設(shè)計人員的經(jīng)驗可確定制造缺陷產(chǎn)生的原因和修改的措施方向，但很難確定具體的修改值，反復(fù)的試模及修改造成成本的浪費；而通過CAE分析，可提前發(fā)現(xiàn)模具和成型技術(shù)方面存在的問題，對高附加值的大型塑料件模具尤其重要。
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展開 大型滑坡的現(xiàn)場辨別與穩(wěn)定性分析
6、堆積體局部發(fā)生較大規(guī)模的淺層滑動，加之村道修建時開挖了高約3~4m的邊坡造成坡體牽引變形嚴重，這說明該大型堆積體可能存在多區(qū)、多層滑動的情況，也說明該滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。
圖5 堆積體大規(guī)模坡體淺層滑坡
7、坡體地下水相當(dāng)豐富，坡腳和人工開挖面附近地下水滲流嚴重。這是富水老滑坡的典型特征，且從地下水分層滲流情況說明，該大型堆積體存在多層潛在滑面。
8、沖溝前部常年沖刷，不利于堆積體的穩(wěn)定。
9、該大型堆積體被國土部門定性為“地質(zhì)災(zāi)害點”，且上部民居多有開裂變形。這說明在公路改建以前，該大型堆積體是不穩(wěn)定的，只是公路在堆積體一角開挖通過時，加劇了該側(cè)滑坡的變形。因此，從地表裂縫來看，公路擾動部位的坡體變形明顯劇烈。
基于以上因素綜合分析，以及現(xiàn)場的細致調(diào)查，初步判定該大型堆積體為一體積約350萬方的老滑坡，這可以從后期的測量、勘察、監(jiān)測等方面進一步進行細化滑坡的特征，并初步采用適當(dāng)改移線路繞避該老滑坡。
展開 
一個包括建模\分網(wǎng)\外程序調(diào)用優(yōu)化\動力分析\模態(tài)提取的大型斜拉橋梁分析實例
動力分析之模態(tài)分析
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大型軸流風(fēng)機振動分析及處理
四、振動故障處理建議
在處理大容量軸流風(fēng)機異常振動時，除常規(guī)的故障頻率分析外，還應(yīng)分析振動的變化特點，如振動隨時間、負荷、開度、環(huán)境溫度等的變化情況，升降速、剛定速及帶負荷下的振動情況，現(xiàn)場連接部件差異振動、松緊螺栓振動的測試情況。
2次動平衡振動規(guī)律差異較大時，應(yīng)去掉前期所加平衡塊，測試2次啟機后振動的重合性，找出其本身振動變化的原因。
動葉可調(diào)軸流風(fēng)機液壓調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)故障的原因很多，在發(fā)現(xiàn)振動與葉片開度關(guān)聯(lián)較大，且出現(xiàn)明顯葉片通過頻率或工頻諧波時，應(yīng)重點排查液壓調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)松動、磨損等缺陷。
來源：優(yōu)感設(shè)備診斷中心微信公眾號，作者：何小鋒。
基于SimSolid的大型汽車連續(xù)沖壓模具剛度分析
傳統(tǒng)有限元分析（FEA）在面對大型復(fù)雜模具裝配體時，存在網(wǎng)格劃分困難、計算資源消耗大、周期長等瓶頸。本文以某車型前門內(nèi)板五工位連續(xù)模為對象，采用 Altair SimSolid 無網(wǎng)格仿真技術(shù)，實現(xiàn)了整模裝配體級剛度分析。
模具類型：前門內(nèi)板五工位連續(xù)模（總重42噸）
尺寸：總長度約5000mm
零件數(shù)量：總數(shù)量800+
關(guān)鍵部件：上/下模座、壓邊圈、凸凹模固定板、斜楔機構(gòu)
關(guān)鍵分析設(shè)置
1. CAD模型導(dǎo)入
從3維設(shè)計軟件中導(dǎo)入需要分析的模具模型，沖壓機床的上下底板也同步導(dǎo)入；
2. 材料設(shè)置
可以批量設(shè)置全局材料，也可以設(shè)置比別零件的特殊材質(zhì)；
3. 接觸調(diào)整
導(dǎo)入后，根據(jù)間隙公差和干涉公差自動識別接觸區(qū)域，并自動生成接觸設(shè)置，對可分離、滑動接觸部分可以手動調(diào)整；
對特殊區(qū)域，手動調(diào)整；
4.
展開 幫箱體結(jié)構(gòu)大型振動篩的動態(tài)分析
[8]
彭晨宇,蘇榮華.大型振動篩動態(tài)有限元模型建立及精度分析[J].煤炭學(xué)報,2012,37(2):344~349.
來源：InDisPenSable的博客，版權(quán)歸作者所有。
行業(yè)分享丨基于SimSolid的大型汽車連續(xù)沖壓模具剛度分析
傳統(tǒng)有限元分析（FEA）在面對大型復(fù)雜模具裝配體時，存在網(wǎng)格劃分困難、計算資源消耗大、周期長等瓶頸。本文以某車型前門內(nèi)板五工位連續(xù)模為對象，采用 Altair SimSolid 無網(wǎng)格仿真技術(shù)，實現(xiàn)了整模裝配體級剛度分析。
模具類型：前門內(nèi)板五工位連續(xù)模（總重42噸）
尺寸：總長度約5000mm
零件數(shù)量：總數(shù)量800+
關(guān)鍵部件：上/下模座、壓邊圈、凸凹模固定板、斜楔機構(gòu)
關(guān)鍵分析設(shè)置
1.CAD 模型導(dǎo)入
從3維設(shè)計軟件中導(dǎo)入需要分析的模具模型，沖壓機床的上下底板也同步導(dǎo)入；
2.材料設(shè)置
可以批量設(shè)置全局材料，也可以對單個零件進行單獨設(shè)置；
3.接觸調(diào)整
導(dǎo)入后，根據(jù)間隙公差和干涉公差自動識別接觸區(qū)域，并自動生成接觸設(shè)置，對可分離、滑動接觸部分可以手動調(diào)整；
對特殊區(qū)域，手動調(diào)整；
4.約束及載荷設(shè)置
底部底板施加固定約束，頂部增加2000Ton力。
展開 【iSolver案例分享57】大型龍門吊靜載受力分析
【iSolver案例分享57】大型龍門吊靜載受力分析
1.引言：
iSolver為一個完全自主的面向工程應(yīng)用的通用結(jié)構(gòu)有限元軟件，對標(biāo)Nastran、Ansys、Abaqus設(shè)計和實現(xiàn)，具備結(jié)構(gòu)有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎(chǔ)算法組件，精度和Abaqus一致。本文以大型龍門吊靜載受力分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結(jié)果進行對比。
2.模型背景：
此案例為大型龍門吊的靜力學(xué)分析，分析對象為不規(guī)則三維實體結(jié)構(gòu)。由于大型龍門吊為軸對稱結(jié)構(gòu)，所以取其1/4結(jié)構(gòu)進行分析并施加對稱約束。為保證最大限度將模型劃分為六面體網(wǎng)格以及四邊形網(wǎng)格，需要將模型進行適當(dāng)切分再用二維網(wǎng)格映射為實體單元和將矩管等結(jié)構(gòu)用殼單元進行離散兩種手段進行有限元模型建立。該結(jié)構(gòu)選用的單位制為m-Pa-s制，結(jié)構(gòu)材料為鋼，其彈性模量為210000MPa，泊松比為0.33，密度為7850kg/m3。
3.建模：
有限元模型如下：
為了保證模型的求解精度，整體采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，實體單元均為六面體單元，殼單元均為四邊形單元。模型共劃分為70950個單元，其中殼單元8580個，實體單元62370個。
材料屬性如下：
約束與地面連接位置的六個自由度，在龍門吊吊點施加30N的載荷，并且施加對稱邊界條件約束。
展開 C家精講 | 大型模具漲型跑料問題數(shù)值模擬分析
愛信Cast-Designer大型模具漲型跑料問題數(shù)值模擬分析
愛信，2020年全球汽車零部件企業(yè)百強排名第六。日本模具從開發(fā)初期，專業(yè)的前期方案設(shè)計與模擬評估就已經(jīng)成為了標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)流程，同時也配套了完整而高標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)管理和精益控制。
壓鑄批量生產(chǎn)過程中跑料是導(dǎo)致鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定最嚴重的問題之一。同時，飛料對模具的影響也比較大，鋁液粘在模芯上很難清除，而且，經(jīng)常出現(xiàn)飛料的位置，模具表面也會產(chǎn)生凹陷。
目前幾乎所有的鑄造模擬軟件，主要分析型腔內(nèi)發(fā)生的故事，例如充型過程、凝固過程，所關(guān)注的對象是鑄件和工藝本身。最多就是分析一下循環(huán)模具溫度，和冷卻水的影響。而針對模具在壓鑄過程中的受力情況，模具的接觸，和漲型量進行專門的分析，由于技術(shù)原因，幾乎無法實現(xiàn)。（彈塑性模型，模具材料數(shù)學(xué)模型，接觸算法，機械應(yīng)力場等）
在去年，愛信導(dǎo)入Cast-Designer，并對于模具的一系列問題進行了系統(tǒng)的研究，在之前的C家精講中，也有分享過。
下圖為壓鑄過程中，整體模具漲型產(chǎn)生的模具間隙：
在壓鑄過程中，模具間隙約為0.3mm
下圖為壓鑄過程中，模具整體受力情況：
本文旨在分享一項非常規(guī)的前沿分析應(yīng)用，至于模具生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的變形情況，其原因非常多，包括鎖模力，位置，模具結(jié)構(gòu)，模板厚度，冷卻溫度，節(jié)拍等。解決方法也會根據(jù)不同的原因而定，并不在該文章的討論范圍。
C家精講，初衷是用最短的時間，分享一些鑄造/制造工藝設(shè)計與分析的經(jīng)驗。雖然是點點滴滴，愿能匯流成河。
請點“在看”或分享，也歡迎留言。
展開 
大型風(fēng)電裝配體結(jié)構(gòu)分析（780+接觸對）
建模和網(wǎng)格劃分
材料、接觸、預(yù)緊力、邊界
結(jié)果和后處理
后期需要做更細致的模型，比如螺紋仿真技術(shù)
大型煉廠綠色停工檢修難點分析及應(yīng)對措施
因此，如何實現(xiàn)綠色停工檢修是當(dāng)前大型煉油企業(yè)亟待解決的問題。
以國內(nèi)某大型煉廠為例，該廠項目以“常減壓-渣油加氫-催化裂化-加氫裂化-延遲焦化”為加工工藝路線，設(shè)計加工科威特高硫原油。針對首次綠色停工檢修過程存在的難點，制定專項風(fēng)險控制實施方案，做到油氣全部密閉環(huán)保處理，保證了停工檢修過程環(huán)保達標(biāo)，實現(xiàn)“氣不上天，油不落地”，為同類大型煉油企業(yè)提供了技術(shù)借鑒。
技術(shù)難點分析
01
硫磺回收裝置二氧化硫排放超標(biāo)
380kt/a硫磺回收裝置是煉油項目的配套項目，采用兩級克勞斯(Claus)轉(zhuǎn)化+無在線爐尾氣還原吸收(SSR)工藝，由四個系列的制硫單元和兩個系列尾氣處理單元組成。硫磺回收裝置在停工吹硫過程中，不論采用傳統(tǒng)的瓦斯吹硫，還是采用新興的酸性氣完全燃燒吹硫，煙氣中二氧化硫濃度均嚴重超標(biāo)，同時燃料氣吹硫易析炭污染催化劑。酸性氣完全燃燒吹硫易導(dǎo)致反應(yīng)器床層嚴重超溫，造成催化劑失活。保證吹硫期間煙氣達標(biāo)排放，同時保證系統(tǒng)吹硫效果，是此次硫磺回收裝置停工檢修過程主要難點之一。
02
新時期環(huán)保要求
隨著煉油企業(yè)大型化、集約化，裝置間相互關(guān)聯(lián)度增加。煉油裝置停工吹掃會夾帶大量含硫、含氨的廢氣、污水和污油，污染環(huán)境。為符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，停工檢修過程的“密閉吹掃”面臨更大的挑戰(zhàn)，尤其是塔器，經(jīng)過多年運行，即使停工過程將存油退干凈，其器壁及內(nèi)構(gòu)件上仍會附著少量存油及硫化物，傳統(tǒng)的煮塔是采用底部給蒸汽，頂部放空。
展開 2000m3大型丙烯球罐整體有限元分析
球罐結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力一般出現(xiàn)在支柱與殼體連接處，所以球罐的設(shè)計最重要的是保證此處應(yīng)力評定通過，本例以一臺2000m3丙烯球罐為例，概述一下丙烯球罐在WB中的整體有限元分析。
在建立球罐的整體模型時，考慮到球罐的各種開口接管對于整體來說影響相對較小，從整體角度其影響作用只是局部的，加之整體分析重點考查在各種載荷工況下支柱與球罐相接部位的應(yīng)力狀況，因此在構(gòu)建整體分析模型時可將各種接管忽略。球殼內(nèi)壁考慮2mm的腐蝕裕量，鋼板負偏差為0.3，球殼內(nèi)直徑為15704mm，球殼厚度取有效厚度43.7mm。考慮的載荷包括設(shè)計壓力、操作介質(zhì)液柱靜壓、附件重量、風(fēng)載荷、地震載荷、雪載荷及腐蝕層的重量。
幾何模型
本例球罐采用了各種單元的組合建模方法，因模型較大，球體采用Solid185增強應(yīng)變單元，可在計算精度與Solid186單元相當(dāng)且能保證計算精度的情況下，大大減小單元和網(wǎng)格節(jié)點數(shù)量，進而保證計算效率和計算時間的大大提高；支柱部分：支柱與球體的連接處是應(yīng)力重點考察區(qū)域，因而上半部分支柱同樣采用Solid185增強應(yīng)變單元，而下半部分支柱并非重點考察對象，在采用Shell181單元的情況下同樣可減小單元和網(wǎng)格節(jié)點數(shù)量；拉桿部分采用Link180單元。
展開 大型變流器裝置強迫風(fēng)冷散熱仿真分析
本文針對該問題來進行仿真分析。
本文分析的柜體高度方向為2.4m，共計12個發(fā)熱部件。每個部件的額定發(fā)熱功率為2000W，每四個發(fā)熱部件共用一個散熱器來進行冷卻。發(fā)熱部件緊緊貼在散熱器的基板上并使用導(dǎo)熱硅脂來降低接觸面的熱阻。按照常規(guī)思路，每個模塊前方采購一個風(fēng)機進行吹風(fēng)或者吸風(fēng)，可以很好地冷卻本層的4個發(fā)熱部件，如此三個模塊就需要至少使用一個風(fēng)機來進行冷卻（如想冷卻效果更好，可采用模塊前方兩個或者多個風(fēng)機并聯(lián)吹風(fēng)或者吸風(fēng)）。采用的冷卻風(fēng)機越多，對發(fā)熱部件的冷卻效果相對越好，但是工程上追求的往往不是某一個設(shè)計因素的“最優(yōu)”方案，而是綜合了環(huán)境條件、成本因素、安裝條件、防護等級、允許噪聲等諸多條件的“限值最優(yōu)”方案。
本文綜合考慮以上因素，采用三個模塊（每個模塊上有4個發(fā)熱部件）共用一個冷卻風(fēng)機的冷卻方案，風(fēng)機放置于柜體的最頂部進行“吸風(fēng)”，冷卻風(fēng)在經(jīng)過散熱器的翅片以后轉(zhuǎn)彎90度直接被放置于頂部的風(fēng)機吸走。在初選風(fēng)機PQ曲線之后，使用軟件Icepak帶入風(fēng)機的PQ曲線，軟件會根據(jù)柜體的系統(tǒng)阻抗和風(fēng)機的PQ曲線自動匹配風(fēng)機的工作點。
計算完畢之后，可以看出三個截面不同高度處的速度云圖。
由XY截面的速度可知，由于高度差的原因，三層模塊的入風(fēng)流量不完全一樣，呈現(xiàn)出隨高度的增加而風(fēng)量增大的現(xiàn)象。這主要是因為頂部的模塊靠近風(fēng)機，所以負壓較大。但是散熱效果不僅僅是風(fēng)量的單變量函數(shù)，三個模塊的冷卻效果呈現(xiàn)出隨著高度的增加逐漸惡化的趨勢，也即是頂部模塊散熱效果最差。這主要是因為雖然靠近風(fēng)機的頂部模塊風(fēng)量最大，但冷卻風(fēng)多半集中在散熱器翅片高度的中上部，而熱量首先是通過熱傳導(dǎo)傳遞到散熱器的下部，再由下部傳遞到中部以及上部，在傳導(dǎo)過程中被冷卻風(fēng)帶走熱量。所以綜合效果來看，并沒有呈現(xiàn)出“近水樓臺先得月”的效果，也即是并沒有出現(xiàn)靠近風(fēng)機的模塊冷卻效果最好的現(xiàn)象。
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