abaqus 溫差分析的案例
基于comsol的溫差發(fā)電仿真分析-TEC、TEG ￥4300
塞貝克效應(yīng)的成因可以簡單解釋為在溫度梯度下導(dǎo)體內(nèi)的載流子從熱端向冷端運(yùn)動，并在冷端堆積，從而在材料內(nèi)部形成電勢差，同時(shí)在該電勢差作用下產(chǎn)生一個(gè)反向電荷流，當(dāng)熱運(yùn)動的電荷流與內(nèi)部電場達(dá)到動態(tài)平衡時(shí)，半導(dǎo)體兩端形成穩(wěn)定的溫差電動勢。半導(dǎo)體的溫差電動勢較大，可用作溫差發(fā)電器。
產(chǎn)生Seebeck效應(yīng)的主要原因是熱端的載流子往冷端擴(kuò)散的結(jié)果。例如p型半導(dǎo)體，由于其熱端空穴的濃度較高，則空穴便從高溫端向低溫端擴(kuò)散；在開路情況下，就在p型半導(dǎo)體的兩端形成空間電荷（熱端有負(fù)電荷，冷端有正電荷），同時(shí)在半導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)電場；當(dāng)擴(kuò)散作用與電場的漂移作用相互抵消時(shí)，即達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在半導(dǎo)體的兩端就出現(xiàn)了由于溫度梯度所引起的電動勢——溫差電動勢。自然，n型半導(dǎo)體的溫差電動勢的方向是從低溫端指向高溫端（Seebeck系數(shù)為負(fù)），相反，p型半導(dǎo)體的溫差電動勢的方向是高溫端指向低溫端（Seebeck系數(shù)為正），因此利用溫差電動勢的方向即可判斷半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型。可見，在有溫度差的半導(dǎo)體中，即存在電場，因此這時(shí)半導(dǎo)體的能帶是傾斜的，并且其中的Fermi能級也是傾斜的；兩端Fermi能級的差就等于溫差電動勢。
本模型是一個(gè)環(huán)狀的PN節(jié)陣列結(jié)構(gòu)，內(nèi)外管壁保持一定溫差。通過熱電效應(yīng)產(chǎn)生電流，具體見動圖所示。
整體模型
內(nèi)部的PN結(jié)布置
PN結(jié)截面圖
以下是平面TEC在不同內(nèi)外溫差下 ，輸出功率和輸出電壓變化曲線、COP曲線等等。
開路電壓，總阻值，輸出功率等曲線圖趨勢展示。
COP曲線：
模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。
展開 基于溫差法link10下的某大橋預(yù)應(yīng)變下的模態(tài)分析 ANSYS apdl ￥80
<p>鋼筋采用link10單元，通過溫差法施加預(yù)應(yīng)變</p><p>幾何模型</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202601/attachment/1d84759427044b8ea948ae93489c3eb1.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
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展開 二次溫差應(yīng)力的危害不容小覷-高溫反應(yīng)器裙座與下封頭連接結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力分析
【6】機(jī)械場熱力耦合分析結(jié)果分析
通過應(yīng)力強(qiáng)度分布云圖可看出：在裙座與下封頭連接處的h形鍛件內(nèi)壁處產(chǎn)生最大總應(yīng)力為461.38MPa，此處應(yīng)力的較大的原因主要是總體結(jié)構(gòu)不連續(xù)產(chǎn)生的二次彎曲應(yīng)力和溫度梯度產(chǎn)生的二次溫差應(yīng)力共同導(dǎo)致的；另外，可看出在裙座保溫層分界處裙座上也產(chǎn)生較大的應(yīng)力，此處主要是因保溫段與未保溫段溫差梯度產(chǎn)生的二次溫差應(yīng)力導(dǎo)致的，由變形因子放大后的云圖可清晰的看出，裙座上半段因溫度較高向外熱膨脹，而下段溫度較低限制上段的熱膨脹，故因滿足分界處變形協(xié)調(diào)形而產(chǎn)生了相對較大的溫差應(yīng)力。
最終按彈性名義應(yīng)力分類法對高應(yīng)力區(qū)域的不連續(xù)部位進(jìn)行了路徑劃分并進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)力劃類，共定義4條路徑，每條路徑上的局部薄膜應(yīng)力及一次+二次應(yīng)力分別小于1.5Sm和3Sm，按JB/T4732標(biāo)準(zhǔn)的判定則本模型強(qiáng)度計(jì)算合格，評定結(jié)果通過。
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展開 Abaqus 非線性屈曲分析方法 附ABAQUS分析手冊分析卷下載
當(dāng)然，對于方筒這類實(shí)際上是通過顯示方法實(shí)現(xiàn)的，更準(zhǔn)確的講是動力屈曲分析，所以我們還得判斷動能、塑形耗散等能量參數(shù)，才能使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
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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，隔震支座對結(jié)構(gòu)性能的改善，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的上部，對結(jié)構(gòu)的中下部則較小，且不再滿足規(guī)范中對剪力降低50%的要求。另一方面，非線性的影響會對結(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。
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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(yīng)力云圖
圖9 接觸定義
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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，譜分析的激勵是在step中加載的，不需要在load中進(jìn)行設(shè)置。
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Abaqus預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
預(yù)應(yīng)力模態(tài)
模態(tài)分析是一個(gè)線性攝動分析，只能進(jìn)行線性求解。在動力學(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改變，模態(tài)頻率也就不會發(fā)生變化。第二步模態(tài)求解無需設(shè)置PERTURBATION（線性攝動）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，接觸等都會對結(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)的改變也會對剛度矩陣產(chǎn)生影響。Abaqus在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析時(shí)對接觸的處理如下：第一步進(jìn)行非線性接觸分析，軟件會把第一步分析結(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重啟動設(shè)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(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的模態(tài)，振動，沖擊等等一系列工況，而如果不進(jìn)行重啟動分析，則每個(gè)分析工況下都需要重新計(jì)算預(yù)應(yīng)力工況，對于大模型，嚴(yán)重影響計(jì)算效率；而進(jìn)行重啟動設(shè)置后，預(yù)應(yīng)力工況只需計(jì)算一次。
展開 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
對稱模型生成、結(jié)果傳遞和循環(huán)對稱模型
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 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(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
新建場變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據(jù)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(diǎn)對應(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。
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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(shí)體單元；殼單元；梁單元；彈簧單元；剛體單元；桁架單元；集中質(zhì)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(xié)調(diào)單元和非協(xié)調(diào)單元
d.傳彎單元和非傳彎單元
e.結(jié)構(gòu)單元和非結(jié)構(gòu)單元
下載地址：ABAQUS有限元分析常見問題解答
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(wěn)定系數(shù)，CDP模型中就有viscosity；部分損傷材料提供Stablization Cohesive系數(shù)；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(wěn)定系數(shù)，不是所有單元都有的，其中Cohesive單元經(jīng)常會定義上；
③自動穩(wěn)定設(shè)置，類似全局阻尼，可以避免由于塑性 絞/帶、屈曲或失穩(wěn)導(dǎo)致的不收斂問題；
④接觸阻尼或自穩(wěn)定系數(shù)，接觸屬性中可以定義阻尼；接觸控制中定義阻尼自穩(wěn)定系數(shù)，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。
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展開 Abaqus接觸非線性在有限元計(jì)算分析中的應(yīng)用 附莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實(shí)例下載
來源：有限元在線
ABAQUS的非線性主要在有三種：幾何非線性，材料非線性以及接觸非線性。接觸非線性在ABAQUS的有限元計(jì)算分析中應(yīng)用非常廣泛，特別是動態(tài)顯式的求解，只要模型中包含兩個(gè)以上相互接觸的部件，就要用到接觸非線性。
ABAQUS接觸非線性的設(shè)置主要在Interation模塊中完成，設(shè)置接觸的屬性時(shí)，可以設(shè)置摩擦系數(shù)，阻尼系數(shù)，損壞，失效準(zhǔn)則等非線性參數(shù)，如圖1所示。
如圖2所示，在接觸定義界面，可以選擇通用接觸、面-面接觸、自接觸等各種非線性接觸方式。
在接觸編輯界面，可以選擇機(jī)械約束方式為運(yùn)動學(xué)接觸算法，或是懲罰接觸方式，還可選擇滑移方式為有限滑移或小滑移，如圖3所示。
這是對模型定義非線性接觸后得到的分析結(jié)果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實(shí)例
展開 Abaqus帶螺紋螺栓接觸應(yīng)力分析淺析 Abaqus帶螺紋螺栓接觸應(yīng)力分析淺析
在實(shí)際情況下，很多結(jié)構(gòu)都采用螺栓連接的方式，如何考慮螺栓連接、對連接螺栓的分析計(jì)算是個(gè)難點(diǎn)。目前的常規(guī)做法通常有兩種：1.簡化，用RBE2和beam梁來代替螺栓，這樣不能反映連接螺栓真實(shí)應(yīng)力，圖1為某結(jié)構(gòu)連接螺栓簡化的beam梁應(yīng)力云圖，沒有接觸應(yīng)力：
.直接做出來螺栓螺紋采用接觸分析，雖然得出的結(jié)果很精確，但這樣前處理工作量大（螺栓和螺紋用六面體網(wǎng)格建模）、計(jì)算量大（接觸收斂困難），如圖為某結(jié)構(gòu)帶螺紋螺栓和連接件模型（圖2）和計(jì)算得出的結(jié)果（圖3）：
圖3 計(jì)算結(jié)果
那么，有什么好辦法可以不用簡化帶螺紋螺栓，不用直接做出帶螺紋螺栓，又能得到足夠精確的結(jié)果？
運(yùn)用大型通用非線性有限元分析軟件Abaqus，只需要在接觸定義中設(shè)置跟實(shí)際螺紋形狀有關(guān)聯(lián)的參數(shù)，如牙角、螺距、螺栓小徑等，就可以模擬真實(shí)的連接螺栓接觸狀況。既可以得到足夠精確的分析結(jié)果，又節(jié)省了時(shí)間專注進(jìn)行其他的分析設(shè)置。如圖4，為連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓：
圖4 連接螺栓接觸來定義帶螺紋螺栓
圖5為某結(jié)構(gòu)直徑10MM的帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分布云圖：
圖5 某結(jié)構(gòu)直徑10mm帶螺紋的連接螺栓接觸壓力分部云圖
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阻尼的添加方式主要有四種：
①材料阻尼或自穩(wěn)定系數(shù)，CDP模型中就有viscosity；部分損傷材料提供Stablization Cohesive系數(shù)；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(wěn)定系數(shù)，不是所有單元都有的，其中Cohesive單元經(jīng)常會定義上；
③自動穩(wěn)定設(shè)置，類似全局阻尼，可以避免由于塑性 絞/帶、屈曲或失穩(wěn)導(dǎo)致的不收斂問題；
④接觸阻尼或自穩(wěn)定系數(shù)，接觸屬性中可以定義阻尼；接觸控制中定義阻尼自穩(wěn)定系數(shù)，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。
講了這么多，最后還是那句話：“紙上得來終覺淺”，需要大家在今后的練習(xí)過程中多多摸索、練習(xí)，只有實(shí)操后所萃取的精華才是最好的。希望這些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)能為給大家填坑搭橋，節(jié)約些許調(diào)試時(shí)間。
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