abaqus分析充氣的案例
使用abaqus中CEL方法模擬氣囊充氣過程 ￥49.9
image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/1cc4746beb1d4185b984870ca97bc0e0.png">
</figure>
</div><p>4、設(shè)置分析步</p><p>創(chuàng)建動(dòng)態(tài)顯示分析步，并設(shè)置質(zhì)量縮放</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202406/attachment/7573d3ae8d244a29a398538e3b940e5e.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/7573d3ae8d244a29a398538e3b940e5e.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/7573d3ae8d244a29a398538e3b940e5e.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/7573d3ae8d244a29a398538e3b940e5e.png?
展開 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(chǎng)
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 
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(zhǎng)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(guó)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(chǎng)館、車站棚頂、觀景臺(tái)棚頂?shù)裙矆?chǎng)所經(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(chǎng)，雖然功能性不及中國(guó)“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 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 【流固耦合】降落傘充氣過程流固耦合分析
引 言
降落傘的充氣展開過程具有極為復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特征，它涉及到流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等諸多學(xué)科。降落傘的工作過程主要有拉直、充氣和穩(wěn)定三個(gè)階段。在充氣過程中，傘衣的結(jié)構(gòu)大變形與傘衣周圍流場(chǎng)變化的相互耦合是十分復(fù)雜的。因此，想要通過理論模型求解該過程是非常難以實(shí)現(xiàn)，而數(shù)值仿真技術(shù)將提供較好的解決思路。
降落傘的數(shù)值模擬是典型的流固耦合問題。解決該問題的主要思路是：應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬降落傘的流場(chǎng)特征，通過結(jié)構(gòu)有限元法模擬降落傘的結(jié)構(gòu)特性，然后把兩者通過迭代耦合的方式結(jié)合起來，完成降落傘的數(shù)值模擬。本案例采用有限元分析軟件LS-DYNA來求解分析降落傘的充氣過程。
首先建立傘衣幾何模型，初始狀態(tài)設(shè)定為半折疊狀態(tài)，如圖1所示，將其保存為stp格式并導(dǎo)入Hypermesh中進(jìn)行前處理。確定傘繩初始長(zhǎng)度，并設(shè)定頂點(diǎn)位置，通過line功能建立傘繩線條。根據(jù)幾何模型大小對(duì)流體域進(jìn)行建模，可設(shè)置為圓柱體域空間，選擇合適的尺寸對(duì)上述部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，計(jì)算模型可參考圖2。
圖1 傘衣幾何模型
圖2 降落傘及流體域計(jì)算模型
傘衣材料選擇柔性紡織物材料，關(guān)鍵字為MAT_034,其密度為500kg/m3，彈性模量400MPa，泊松比0.15，厚度設(shè)置為2mm。傘繩選擇離散梁?jiǎn)卧牧?，關(guān)鍵詞為MAT_071，其中密度為400kg/m3，彈性模量97000MPa，截面積可自行設(shè)置。流體域賦予理想氣體，并設(shè)定空氣流速為80m/s。計(jì)算方法選擇ALE流固耦合算法。其余Card填充較為繁瑣，不在此贅述。
展開 案例24-充氣滾動(dòng)輪胎的靜水壓流體分析
主要用到了下列特點(diǎn)和能力：
• 使用具有負(fù)體積和正體積的靜水壓流體單元
• 氣體材料模型
• 加固
一個(gè)充氣滾動(dòng)輪胎的瞬態(tài)分析將通過多個(gè)載荷步展示輪胎的變形。
簡(jiǎn)介
對(duì)于包含流體-固體之間相互作用的耦合問題，靜水壓流體單元很適合計(jì)算流體體積和壓力。通過對(duì)靜水壓流體的建模，我們可以研究當(dāng)其包含在一個(gè)固體當(dāng)中對(duì)固體施加多種載荷時(shí)流體行為的變化。
這樣的分析在本案例的問題中很有用，能夠檢查在一個(gè)輪胎充氣和滾動(dòng)過程中其內(nèi)部的空氣壓力、密度和體積的改變。另一個(gè)案例應(yīng)用是研究活塞在壓力缸移動(dòng)過程中內(nèi)部氣體體積和壓力的改變。
汽車行業(yè)致力于改進(jìn)氣體燃燒效率和減小能量損耗，而兩者均受到車輛輪胎的滾動(dòng)阻力影響。為了實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)目標(biāo)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)滾動(dòng)變形輪胎內(nèi)部的氣體變化情況是十分必要的。
問題描述
一個(gè)三維輪胎模型充氣并在道路表面受壓，然后滾動(dòng)過路面的一個(gè)隆起處。輪胎由超彈性材料和加固單元建模，內(nèi)部的空氣由靜水壓流體單元建模，當(dāng)載荷施加到輪胎時(shí)，監(jiān)控其壓力、體積和密度。
輪胎充氣到36psi，1ton壓力施加在車軸上來模擬車輛在該車軸上作用的質(zhì)量部分。
分析分為五個(gè)載荷步：
1. 施加重力載荷并設(shè)置空氣的參考溫度
2. 將輪胎充氣
3. 將輪胎移動(dòng)到路面上
4. 移除位移和壓力邊界條件
5. 施加一個(gè)加速度邊界條件使輪胎滾過隆起處
載荷步1-4靜態(tài)加載，載荷步5為瞬態(tài)分析，來研究加載效應(yīng)對(duì)豎直加速度的影響。
建模：
為模擬實(shí)際情況，輪胎尺寸與P215/65R16/minivan的一個(gè)輪胎大致相同。輪胎使用不可壓縮超彈性材料模型，在實(shí)體單元內(nèi)部有加強(qiáng)單元，用于模擬輪胎結(jié)構(gòu)中的鋼加固。
展開 Abaqus 非線性屈曲分析方法 附ABAQUS分析手冊(cè)分析卷下載
當(dāng)然，對(duì)于方筒這類實(shí)際上是通過顯示方法實(shí)現(xiàn)的，更準(zhǔn)確的講是動(dòng)力屈曲分析，所以我們還得判斷動(dòng)能、塑形耗散等能量參數(shù)，才能使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
下載地址：ABAQUS分析手冊(cè)分析卷
基于Abaqus的建筑結(jié)構(gòu)隔震分析 附ABAQUS建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用下載
本文通過時(shí)程分析的方法，考察隔震結(jié)構(gòu)在大震作用下的性能，結(jié)果顯示，在大震作用下，結(jié)構(gòu)的整體響應(yīng)，無論是位移角還是結(jié)構(gòu)的剪力，與小震結(jié)果都有明顯差異，隔震支座對(duì)結(jié)構(gòu)性能的改善，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的上部，對(duì)結(jié)構(gòu)的中下部則較小，且不再滿足規(guī)范中對(duì)剪力降低50%的要求。另一方面，非線性的影響會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果起到放大作用，使微小差異的結(jié)構(gòu)方案在大震作用中表現(xiàn)出明顯不同的抗震性能。
下載地址 ：ABAQUS建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用
Abaqus超彈性材料分析 附Abaqus 分析用戶手冊(cè)材料卷下載
三、后處理
1、位移云圖
圖8 位移云圖
2、應(yīng)力云圖
圖9 接觸定義
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊(cè)材料卷
Abaqus子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù) 附ABAQUS結(jié)構(gòu)工程分析及實(shí)例詳解文檔下載
-通過2個(gè)工程案例學(xué)習(xí)Abaqus中的子結(jié)構(gòu)與子模型分析技術(shù)”
子結(jié)構(gòu)與子模型技術(shù)在Abaqus中屬于模擬抽象化的范疇，所有Abaqus模型都涉及一定程度的抽象，但是除了傳統(tǒng)有限元的抽象方法之外，還可以通過以下幾種模擬抽象化技術(shù)來降低求解成本。
子結(jié)構(gòu)
子模型
生成矩陣
對(duì)稱模型生成、結(jié)果傳遞和循環(huán)對(duì)稱模型
周期介質(zhì)分析
網(wǎng)格劃分的梁橫截面
擴(kuò)展有限元方法（XFEM）
適當(dāng)?shù)乩眠@些抽象化建模技術(shù)可以極大地提高Abaqus的分析效率，本期文章介紹一下子結(jié)構(gòu)和子模型技術(shù)。
01
—
子結(jié)構(gòu)
在有限元分析里，子結(jié)構(gòu)也叫超級(jí)單元，是由多個(gè)單元組成的一個(gè)“整體單元”，它在線性分析的基礎(chǔ)上消除了“整體單元”中保留節(jié)點(diǎn)以外所有節(jié)點(diǎn)的自由度；子結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)矩陣（剛度、質(zhì)量）也被縮聚成較小的矩陣，可以根據(jù)需求恢復(fù)內(nèi)部求解。
很多實(shí)際工程結(jié)構(gòu)都比較龐大，導(dǎo)致完整結(jié)構(gòu)的有限元模型計(jì)算量超出計(jì)算機(jī)的硬件資源，對(duì)于具有線性響應(yīng)的此類問題，可以使用子結(jié)構(gòu)縮聚的方法，在一般配置的計(jì)算機(jī)上來求解完整結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。
展開 Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 附Abaqus 分析用戶手冊(cè)材料卷下載
預(yù)應(yīng)力模態(tài)
模態(tài)分析是一個(gè)線性攝動(dòng)分析，只能進(jìn)行線性求解。在動(dòng)力學(xué)方程中，其載荷矩陣和阻尼矩陣為0，特征值的提取只取決于剛度矩陣和質(zhì)量矩陣。而結(jié)構(gòu)在外載荷的作用下剛度矩陣會(huì)發(fā)生變化，也就間接影響了結(jié)構(gòu)的固有頻率。而預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下，我們不清楚剛度矩陣的變化對(duì)模態(tài)頻率的影響時(shí)，便需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)求解
分析流程如下：第一步先進(jìn)行非線性靜力學(xué)求解——第二步進(jìn)行模態(tài)提取
需要注意的是第一步求解時(shí)必須打開幾何非線性，即NLGEOM = YES 否則第一步求解完成后剛度矩陣不會(huì)改變，模態(tài)頻率也就不會(huì)發(fā)生變化。第二步模態(tài)求解無需設(shè)置PERTURBATION（線性攝動(dòng)）或幾何非線性，軟件默認(rèn)在開啟幾何非線性的后續(xù)分析步中繼續(xù)保持。
另外，第一步非線性靜力求解的材料非線性，接觸等都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度矩陣產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變模態(tài)頻率。材料如果進(jìn)入塑性，相應(yīng)的切向模量會(huì)降低，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態(tài)的改變也會(huì)對(duì)剛度矩陣產(chǎn)生影響。Abaqus在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析時(shí)對(duì)接觸的處理如下：第一步進(jìn)行非線性接觸分析，軟件會(huì)把第一步分析結(jié)果的接觸區(qū)域作為第二步模態(tài)分析的作用區(qū)域，而第一步分析結(jié)果的接觸面分開區(qū)域不予考慮。需要注意的是，在進(jìn)行第二步模態(tài)分析時(shí)，接觸區(qū)域并不是簡(jiǎn)單的直接轉(zhuǎn)變?yōu)門ie處理，而是通過附加接觸剛度來進(jìn)行求解。
Abaqus重啟動(dòng)設(shè)置
重啟動(dòng)分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的模態(tài)，振動(dòng)，沖擊等等一系列工況，而如果不進(jìn)行重啟動(dòng)分析，則每個(gè)分析工況下都需要重新計(jì)算預(yù)應(yīng)力工況，對(duì)于大模型，嚴(yán)重影響計(jì)算效率；而進(jìn)行重啟動(dòng)設(shè)置后，預(yù)應(yīng)力工況只需計(jì)算一次。
展開 Abaqus的響應(yīng)譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載
在ABAQUS中，響應(yīng)譜分析是分為兩步完成的，第一步需要設(shè)置一個(gè)頻率提取分析步，提取結(jié)構(gòu)的前幾階固有頻率；在第二個(gè)分析步中設(shè)置響應(yīng)譜分析。
值得注意的是，譜分析的激勵(lì)是在step中加載的，不需要在load中進(jìn)行設(shè)置。
下載地址：Abaqus頻響分析完整過程
疲勞分析|Abaqus Goodman方法案例操作 附ABAQUS疲勞分析簡(jiǎn)介下載
Abaqus/View結(jié)果讀取
讀取分析歷程中的最大交變應(yīng)力和最小交變應(yīng)力云圖
新建場(chǎng)變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據(jù)公式：
在Abaqus后處理新建場(chǎng)變量
輸出場(chǎng)變量值到Excel
針對(duì)新建場(chǎng)，輸出單元積分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的交變應(yīng)力和平均應(yīng)力，并輸出到Excel，與Goodman圖一并繪制。
上圖，
仿真所得單元積分點(diǎn)落到
曲線的上方或下方，
處于上方為疲勞壽命沒達(dá)到
臨
界曲值
10
E5
次。
下載地址：ABAQUS疲勞分析簡(jiǎn)介
