abaqus氣流分析的案例
氣流支撐裝置ABAQUS隨機振動分析方法與試驗對比探討
裝置簡介：
為取得氣流脈動對試驗件在流場中的動態性能影響，特制作了如圖所示的裝置，裝置主要由試驗件、測力天平、支桿和基座組成。
支桿固定于基座上，支桿前段安裝一測力天平，天平前段安裝試驗件，整個裝置固定于氣流通道的正前方地面。試驗時當氣流的速度穩定后，采集天平數據，測得在氣流脈動情況下作用于試驗件上力的變化，同時在支桿上布置振動傳感器測量支桿隨機振動情況（加速度響應）。
2. ABAQUS隨機振動分析
為結合試驗對裝置進行隨機振動分析，由于ABAQUS軟件裝配分析功能較強大，我想用ABAQUS對裝置進行隨機振動分析。
目的：利用采集到得天平隨機力載荷作為激勵，分析得到支桿隨機振動響應情況，與試驗測得的相應部位響應情況進行對比。
步驟如下：
⑴在ABAQUS中建立裝配體有限元模型。
⑵第一步對整個裝配體模型進行模態分析（step-1 Frequency）
⑶第二步建立隨機振動分析步（step-2 Random response）
3. 問題：
⑴這個分析思路對不對？
展開 脫硝塔氣流均布及阻力CFD模擬分析
監測面打點圖
3、 計算結果及分析
3.1 原始結構
原脫硝塔模擬運行狀態如下：
監測面的速度云圖
整體速度流線圖
監測面的速度相對標準偏差Sr
監測面的速度入射角度
分析：監測面的速度相對標準偏差Sr=65.82%，不滿足判定標準要求，且速度入射角嚴重偏大，速度角度偏大會造成局部催化劑磨損，應該對該處的速度入射角進行調整，從而滿足判定標準要求。
3.2 添加導流板
調整導流板后脫硝塔模擬運行結果如下：
監測面的速度云圖
速度流線圖
監測面的速度相對標準偏差Sr
監測面的速度入射角度值
分析：通過導流板的均流及對高速氣流的擴散作用，計算結果速度相對標準偏差Sr及速度入射角度都滿足判定標準要求。
3.3阻力控制
脫硝塔進出口煙道，其阻力模擬如下：
進口管道：160Pa（包含進口煙道與原煙道對接處局部阻力）
出口管道：248Pa（包含出口煙道與原煙道對接處局部阻力）
4、 結論
綜上所述，在管道及進氣口處添加導流板后，監測面位置的氣流均布效果已達到要求，速度相對標準偏差Sr=6.63%<15%，最大速度入射角小于10°，可以有效的避免催化劑積灰及氣流對催化劑的磨損。
展開 靜止空氣中六旋翼飛行狀態下對周邊氣流影響分析-SWSIMULATION空氣場分析
靜止空氣中六旋翼飛行狀態下對周邊氣流影響分析
考慮掛載載荷時飛機重量為12kg，動力系統提供12kg拉力時每個電機承載約2kg拉力，對應轉速n=3742r/s。
圖1 六旋翼無人機圖
在SolidWorks中簡化模型，分析單一槳葉在正常大氣壓和氣溫下，輸出的擾流結果。參數設置為：環境壓力101.325kpa；槳葉轉速3742r/s；空氣流速0.1m/s。
圖2 單槳葉旋轉流場圖
擴大計算域，顯示單槳影響范圍至水平四周約￠1m內的空氣流場。
圖3 直徑￠1m計算域
在單槳葉中心下方設置12m垂直線，得到槳葉正下方12m內的空氣流速的變化曲線。所設置的環境速度為0.1m/s，從曲線圖得知，單槳對下方12m外的空氣流速影響較小。
圖4 槳葉中心下方的空氣流速曲線
以單一槳葉的輸入條件，模擬到六旋翼工作狀態下得出如下的空氣擾流結果。
圖5 六旋翼流場圖
由正視圖像觀察飛機在工作的過程中，槳葉轉動形成的外流空氣場大部分聚集于槳葉的四周及外圍。根據氣壓顯示在槳下20m以外，空氣流速已經正常。
圖6 六旋翼中心下方的空氣流速曲線
展開 與賽車速度平行的ANSYS氣流仿真分析，只因加載了HPC
本篇文章研究的重點是了解空氣動力學性能并量化在特定速度下作用于賽車的不同力，以了解氣流速度及其對賽車賽車穩定性的影響。
計算流體動力學（CFD）分析可深入了解汽車周圍的氣流、壓力和速度分布，以及計算空氣動力所需的參數。工程師們一般會建立具有虛擬駕駛員的賽車的3D CAD模型，因為模型的網格眾多，一般會通過HPC資源在ANSYS 19.0仿真環境中生成。
CFD模擬過程
1、利用ansys設計建模器，用虛擬駕駛員生成三維賽車模型。在賽車周圍模擬空氣量，進行外部流動模擬。
2、開發三維賽車的cfd網格模型。從網格面創建組以應用邊界條件。
3、將CFD模型導入Ansys Fluent Environment。確定需要建立和運行CFD模擬的核心數。
4、定義模型參數、流體特性和邊界條件。
5、定義求解器設置和求解算法。
6、提取賽車上用于計算賽車受力的壓力載荷，并評估其在氣動力作用下的穩定性。
在HPC資源支持的環境下求解了ansys fluent仿真軟件。仿真模型需要在三維賽車幾何體周圍精確地定義大量的精細網格元素。
展開 
除塵器改造氣流均布性及阻力分析案例介紹 ￥50
某電除塵器兩電場改三電場，進口為下進氣結構，電場氣流均布性模擬分析 ￥20
本次模擬對象為電除塵器改造項目，本除塵器共三電場，進口為下部進氣結構，但不同于以往常規漸擴型下進氣結構，而是豎直向上的進氣煙道直插于水平進氣口的下底板上，該結構相對于以往常規漸擴型下進氣結構對氣流的擴散性更差，如果進氣口內不增加任何導流措施時，該電除塵器電場前斷面的氣流均布性很難達到要求，針對目前電除塵器內部結構，通過三維軟件及CFD流體仿真技術對本電除塵器進行建模并計算除塵器內部的煙氣流場分布狀態，通過添加必要的導流措施對除塵器電場前流場分布進行優化，以達到電場前斷面氣流均布指標滿足要求的目的。
本電除塵器模型如下所示：包括進出口管道、除塵器本體（含極板、殼體內部阻流板等）、灰斗（含灰斗阻流板）、進氣口（含氣流分布板）、出氣口（含槽形板）。
（a）
（b）
圖1 三維模型
圖中d01~d03為各電場前監測面。
為上述模型進行網格劃分，分布板及槽型板處網格尺寸為30 mm，其附近網格尺度為50~80 mm，進出口煙道及電場內網格尺度為100 mm，電場處采用結構性網格，其他均采用非結構性網格；其中面網格總數約為138萬，體網格總數約3400萬；經調整優化，錯誤網格數為0，見圖2。
二、邊界條件
本設備運行時，風量為180000 Nm3/h，氣體溫度約350 ℃，工況下風量約4107969 m3/h，進口邊界條件為速度進口（velocity-inlet）；進口速度約23.26m/s，出口壓力出口（（pressure-outlet）），出口壓力設定為0Pa，湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面。分布板采用多孔跳躍面，其開孔率由上到下分別為38.7%，43%和54.5%。極板簡化為無厚度的wall面。
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
Abaqus的響應譜分析 附Abaqus頻響分析完整過程下載
在ABAQUS中，響應譜分析是分為兩步完成的，第一步需要設置一個頻率提取分析步，提取結構的前幾階固有頻率；在第二個分析步中設置響應譜分析。
值得注意的是，譜分析的激勵是在step中加載的，不需要在load中進行設置。
下載地址：Abaqus頻響分析完整過程
Abaqus子結構與子模型分析技術 附ABAQUS結構工程分析及實例詳解文檔下載
-通過2個工程案例學習Abaqus中的子結構與子模型分析技術”
子結構與子模型技術在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來降低求解成本。
子結構
子模型
生成矩陣
對稱模型生成、結果傳遞和循環對稱模型
周期介質分析
網格劃分的梁橫截面
擴展有限元方法（XFEM）
適當地利用這些抽象化建模技術可以極大地提高Abaqus的分析效率，本期文章介紹一下子結構和子模型技術。
01
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子結構
在有限元分析里，子結構也叫超級單元，是由多個單元組成的一個“整體單元”，它在線性分析的基礎上消除了“整體單元”中保留節點以外所有節點的自由度；子結構的系統矩陣（剛度、質量）也被縮聚成較小的矩陣，可以根據需求恢復內部求解。
很多實際工程結構都比較龐大，導致完整結構的有限元模型計算量超出計算機的硬件資源，對于具有線性響應的此類問題，可以使用子結構縮聚的方法，在一般配置的計算機上來求解完整結構的響應。
展開 
Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
預應力模態
模態分析是一個線性攝動分析，只能進行線性求解。在動力學方程中，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量矩陣。而結構在外載荷的作用下剛度矩陣會發生變化，也就間接影響了結構的固有頻率。而預應力狀態下，我們不清楚剛度矩陣的變化對模態頻率的影響時，便需要進行預應力模態分析。
Abaqus預應力模態求解
分析流程如下：第一步先進行非線性靜力學求解——第二步進行模態提取
需要注意的是第一步求解時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改變，模態頻率也就不會發生變化。第二步模態求解無需設置PERTURBATION（線性攝動）或幾何非線性，軟件默認在開啟幾何非線性的后續分析步中繼續保持。
另外，第一步非線性靜力求解的材料非線性，接觸等都會對結構的剛度矩陣產生影響，進而改變模態頻率。材料如果進入塑性，相應的切向模量會降低，進而導致結構剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態的改變也會對剛度矩陣產生影響。Abaqus在進行預應力模態分析時對接觸的處理如下：第一步進行非線性接觸分析，軟件會把第一步分析結果的接觸區域作為第二步模態分析的作用區域，而第一步分析結果的接觸面分開區域不予考慮。需要注意的是，在進行第二步模態分析時，接觸區域并不是簡單的直接轉變為Tie處理，而是通過附加接觸剛度來進行求解。
Abaqus重啟動設置
重啟動分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預應力狀態下的模態，振動，沖擊等等一系列工況，而如果不進行重啟動分析，則每個分析工況下都需要重新計算預應力工況，對于大模型，嚴重影響計算效率；而進行重啟動設置后，預應力工況只需計算一次。
展開 abaqus有限元分析過程 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
11.單元分類
1.分類方法：實體單元；殼單元；梁單元；彈簧單元；剛體單元；桁架單元；集中質量單元
也可以分為：
a.一維、二維和三維單元
b.線形、二次和三次單元
c.協調單元和非協調單元
d.傳彎單元和非傳彎單元
e.結構單元和非結構單元
下載地址：ABAQUS有限元分析常見問題解答
疲勞分析|Abaqus Goodman方法案例操作 附ABAQUS疲勞分析簡介下載
Abaqus/View結果讀取
讀取分析歷程中的最大交變應力和最小交變應力云圖
新建場變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據公式：
在Abaqus后處理新建場變量
輸出場變量值到Excel
針對新建場，輸出單元積分點對應的交變應力和平均應力，并輸出到Excel，與Goodman圖一并繪制。
上圖，
仿真所得單元積分點落到
曲線的上方或下方，
處于上方為疲勞壽命沒達到
臨
界曲值
10
E5
次。
下載地址：ABAQUS疲勞分析簡介
Abaqus有限元分析不收斂該怎么辦？ 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷文檔下載
阻尼的添加方式主要有四種：
①材料阻尼或自穩定系數，CDP模型中就有viscosity；部分損傷材料提供Stablization Cohesive系數；動力分析中可以定義Damping，但是對于靜力分析，材料Damping定義是無作用的；
②單元自穩定系數，不是所有單元都有的，其中Cohesive單元經常會定義上；
③自動穩定設置，類似全局阻尼，可以避免由于塑性 絞/帶、屈曲或失穩導致的不收斂問題；
④接觸阻尼或自穩定系數，接觸屬性中可以定義阻尼；接觸控制中定義阻尼自穩定系數，不太常用，位于Interaction模塊->Contact Controls（接觸對）或Contact Stabilization（通用接觸），如果沒有接觸問題就不用定義。
下載地址：Abaqus 分析用戶手冊材料卷文檔下載
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