abaqus模擬腐蝕的案例
ABAQUS通過VUSDFLD模擬材料腐蝕
ABAQUS通過VUSDFLD模擬材料腐蝕
混凝土中鋼筋的電化學(xué)腐蝕模擬 ￥1000
混凝土中鋼筋的腐蝕是指鋼筋與混凝土中的水和氧氣反應(yīng)，導(dǎo)致鋼筋表面產(chǎn)生氧化物，進(jìn)而引發(fā)鋼筋的腐蝕和破壞。混凝土中的水和氧氣是腐蝕的主要因素之一。當(dāng)水滲入混凝土中的微縫隙和孔隙時(shí)，可以與鋼筋表面的氧氣反應(yīng)，形成氧化物。這個(gè)過程是一個(gè)電化學(xué)過程，涉及到陰極和陽極反應(yīng)。鋼筋在環(huán)境中處于陰極的區(qū)域，而氧氣反應(yīng)位于陽極的區(qū)域。在這種電化學(xué)反應(yīng)中，鋼筋表面上的氧化物會(huì)導(dǎo)致鋼筋的腐蝕和銹蝕。
本案例建立了一鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)簡化模型，基于COMSOL軟件中的三次電流分布模塊和固體力學(xué)模塊，仿真模擬得到了鋼筋氧化腐蝕過程中的電化學(xué)場、鋼筋的腐蝕層厚度以及破壞區(qū)域變化，仿真結(jié)果如圖所示：
電化學(xué)場
腐蝕層厚度
腐蝕破壞區(qū)域
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
展開 FLUENT管道內(nèi)沖刷腐蝕模擬
（3）在Geometry（幾何）選項(xiàng)卡中Locations選擇wall document，Variable選擇Dpm Erosion Rate Finnie，單擊Apply按鈕創(chuàng)建腐蝕速率云圖。
腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬
關(guān)鍵詞：Materials Studio，分子動(dòng)力學(xué)模擬，均方位移，擴(kuò)散系數(shù)
內(nèi)容摘要：
? 腐蝕是工業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)極為突出的問題，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。在眾多的防腐蝕措施之中，添加緩蝕劑是廣泛采用的方法之一。
? 常用的緩蝕劑主要為吸附型緩蝕劑，它可穩(wěn)定吸附在金屬表面并在金屬表面形成致密的保護(hù)膜，阻礙腐蝕介質(zhì)向金屬表面遷移擴(kuò)散，以達(dá)到抑制或延緩腐蝕的目的。
計(jì)算方法：本文所有模擬工作均由 Accelrys 公司開發(fā)的Materials Studio 軟件包完成，力場為 COMPASS力場，它能夠準(zhǔn)確給出孤立體系和凝聚態(tài)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。
利用 Visualizer 模塊構(gòu)建基礎(chǔ)分子模型
腐蝕介質(zhì)粒子：HCO3- 、H3O+、H2O以及咪睉啉類緩蝕劑分子
建立界面模型
利用 amorphous cell 模塊分別構(gòu)建包含緩蝕劑分子的無定形組織結(jié)構(gòu)，采用(NVT)進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，平衡后統(tǒng)計(jì)體系密度的平均值，并把該值作為計(jì)算體系中緩蝕劑膜的密度。模擬體系由三層結(jié)構(gòu)組成:第一層為 Fe(001)面；第二層為包含80個(gè)緩蝕劑分子和1個(gè)腐蝕介質(zhì)粒子的無定形組織結(jié)構(gòu)；第三層是厚度為 2nm的真空層。如圖為本文模擬所需的計(jì)算模型：
模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化
使用Forcite 模塊對(duì)上述模型分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使其達(dá)到最佳的模型結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的能量體系。
展開 
常頂揮發(fā)線的露點(diǎn)腐蝕與多相流模擬
4 結(jié)論
通過對(duì)塔頂揮發(fā)線中腐蝕性介質(zhì)的多相流進(jìn)行模擬研究，在注入中性水后，氣相腐蝕性介質(zhì)HCl和H2S快速溶解進(jìn)入水相中，導(dǎo)致水相pH值呈酸性，在注水點(diǎn)下游的跌落區(qū)域pH值最低，因此這一區(qū)域?qū)儆?em>腐蝕重點(diǎn)部位，應(yīng)當(dāng)予以重點(diǎn)監(jiān)測或者施加必要的防腐措施。
對(duì)不同的注水流量和液滴粒徑的注水工況進(jìn)行模擬后，發(fā)現(xiàn)注水參數(shù)均對(duì)跌落區(qū)的位置、最低pH值產(chǎn)生了影響，其中液滴粒徑的影響更加顯著。由此可見，進(jìn)行多相流模擬仿真可以較好的預(yù)測塔頂揮發(fā)線注水后的腐蝕部位，幫助確定注水流量、注水噴頭影響的液滴粒徑等工藝參數(shù)來指導(dǎo)進(jìn)行有效的工藝防腐。
【參考文獻(xiàn)】
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[2]屈定榮,煉廠的環(huán)烷酸腐蝕問題及最新研究動(dòng)態(tài)[J]. 表面技術(shù),2016 , 45 (7) :115-121.
[3]胡洋,李文戈,谷其發(fā),煉油廠設(shè)備腐蝕與防護(hù)圖解（第二版）[M].北京:中國石化出版社，2015.8
[4]劉香蘭,常壓蒸餾塔頂系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù)[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù), 2011, 23(3): 281.
[5]趙敏,康強(qiáng)利,馬紅杰等,煉油廠常減壓蒸餾裝置腐蝕防護(hù)現(xiàn)狀[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),2012,24(5):430-432.
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來源：
展開 鎂合金血管支架的腐蝕本構(gòu)模型在Abaqus中vumat子程序的實(shí)現(xiàn)
然而，合金支架在血管內(nèi)仍不可避免的遭受血液等介質(zhì)的腐蝕作用，因此研究血管支架在血液內(nèi)受腐蝕后的支撐性能在臨床上具有重要意義，而支撐性能的研究則與合金結(jié)果在血液環(huán)境中的腐蝕機(jī)理密切相關(guān)。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201911/a684e8290f134033b472d5e26a02784b.png" title="1.png" alt="1.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/a684e8290f134033b472d5e26a02784b.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/a684e8290f134033b472d5e26a02784b.png?image_process=/format,webp/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/a684e8290f134033b472d5e26a02784b.png">
</div><p>二。模型介紹</p><p> 附件文獻(xiàn)【1】中，作者分析了合金在血液環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕機(jī)制，進(jìn)而引入了連續(xù)損傷模型，其可以通過Abaqus的vumat子程序來實(shí)現(xiàn)這一過程。
展開 ABAQUS案例：CFRP加固H型鋼梁有限元模擬 ￥19.89
1.部件創(chuàng)建
1.1.1選擇模塊，點(diǎn)擊（創(chuàng)建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.1.2.點(diǎn)擊創(chuàng)建線，輸入如下坐標(biāo)
1.1.3.點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵，輸入拉伸深度2000，得到工字鋼模型。
1.2.1點(diǎn)擊（創(chuàng)建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Shell】，【Type】選擇【Planar】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.2.2點(diǎn)擊創(chuàng)建矩形，輸入如下坐標(biāo)（0，0），（72，1000）。點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵，得到CFRP模型。
1.3點(diǎn)擊（創(chuàng)建部件）按鈕，名稱輸入【diankuai】
【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
點(diǎn)擊創(chuàng)建矩形，輸入如下坐標(biāo)（0，0），（72，54）點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵，點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵，拉伸深度為30.
2.材料定義與指派
2選擇模塊，定義材料屬性
2.1.1點(diǎn)擊創(chuàng)建材料，輸入材料名稱Q235.點(diǎn)擊【Mechanical】，再點(diǎn)擊【Elasticity】→【Elastic】，定義彈性模量輸入2e5，泊松比輸入0.2。
2.1.2點(diǎn)擊【Mechanical】，再點(diǎn)擊【Plasticity】→【Plastic】，定義材料塑性參數(shù)。（
展開 BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動(dòng)力學(xué)質(zhì)量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁單元模擬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實(shí)體，然后對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。
b.建立單胞BCC梁單元點(diǎn)陣模型,然后進(jìn)行刪除面的操作，得到單胞BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，接下來進(jìn)行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點(diǎn)陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設(shè)置參考點(diǎn)，模擬萬能試驗(yàn)機(jī)壓頭，剛性單元不參與計(jì)算，不影響計(jì)算結(jié)果，加快運(yùn)算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗(yàn)進(jìn)行裝配，從上到下依次為壓板-點(diǎn)陣-壓板。
3.設(shè)置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應(yīng)力應(yīng)變值見下表所示。
設(shè)置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設(shè)置。
4.設(shè)置分析步Dynamic,Explicit，時(shí)間設(shè)置為5s，以每秒1mm的速度進(jìn)行壓縮模擬，開啟質(zhì)量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
5.設(shè)置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數(shù)為0.3，設(shè)置通用接觸。
以下部分為付費(fèi)部分
展開 Abaqus管道焊接模擬&焊后熱處理（PWHT）的有限元模擬
<div contenteditable="false" width="100%"><div><p>教學(xué)視頻：<br></p><p>https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12175</p><p>https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12890</p><p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/201810/da5a44c22cbd4f09b1b87f1382dabdad.png" title="1019135902431.png" alt="1019135902431.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/da5a44c22cbd4f09b1b87f1382dabdad.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/da5a44c22cbd4f09b1b87f1382dabdad.png
展開 激光焊模擬-熱源模型+附：ABAQUS與MSC.Marc焊接模擬的簡要對(duì)比
好消息是，通過與Simulia的工程師交流，得知ABAQUS會(huì)推出相應(yīng)的焊接插件（需額外license），可實(shí)現(xiàn)熱源模型和逐漸激活的鼠標(biāo)操作，另外支持free surface convection（FFS）和free surface radiation（RFS）。總的來說，ABAQUS的焊接模擬有點(diǎn)麻煩，但是這些麻煩不會(huì)讓我們放棄ABAQUS，希望達(dá)索公司能夠顧及相關(guān)應(yīng)用場景。如果精力充足，本人可能開發(fā)專用的焊接插件，實(shí)現(xiàn)常用焊接模擬的前處理，敬請(qǐng)期待！
Abaqus模擬橡膠大變形/模擬橡膠彎曲
Abaqus為用戶提供了多種本構(gòu)關(guān)系來模擬超彈性材料，這種材料具有高度非線性，當(dāng)Abaqus進(jìn)行模擬時(shí)假設(shè)這種材料是具有彈性、各向同性，并且同時(shí)考慮幾何非線性效應(yīng)。與材料的剪切柔度相比，對(duì)于大多數(shù)類似橡膠的固體材料，其可壓縮性非常小，當(dāng)分析對(duì)象為平面應(yīng)力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個(gè)問題不值得關(guān)注。但是對(duì)于固體、平面應(yīng)變或者軸對(duì)稱問題卻不能忽略。對(duì)此，Abaqus/Standard提供了雜交單元來模擬超彈性材料中完全的不可壓縮行為。
橡膠材料力學(xué)性能的描述方法主要為兩類：一類是認(rèn)為橡膠為連續(xù)介質(zhì)的現(xiàn)象學(xué)描述；另一類是基于熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法。基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的本構(gòu)模型主要有Polynomial、Reduce Polynomial、Ogden模型等，其中Mooney-Rivlin模型是 Polynomial的特殊形式，Neo-Hookean 模型是Reduce Polynomial的特殊形式。基于熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)主要有Arruda-Boyce和Van der Waals等本構(gòu)模型。本文利用Abaqus模擬大變形的橡膠，具體步驟如下。
1、在Abaqus/CAE Sketch模塊中作出模型草圖，如圖1所示，然后在Part模塊中分別建立Push、Rubber、Base三個(gè)部件。其中Push為解析剛體，Base為離散剛體。
圖1 草圖
2、在Property模塊中定義橡膠的屬性，采用Mooney-Rivlin模型，參數(shù)如圖2所示，然后賦給Rubber部件。
圖2 橡膠參數(shù)設(shè)置
3、裝配，定義分析步，采用默認(rèn)的場輸出和歷史輸出。為了保證剛開始能夠較容易收斂，設(shè)置分析步初始增量步為0.01，打開幾何非線性。
展開 
這段吉他聲音來自Abaqus仿真模擬 附abaqus五年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)下載
一些別的模型
話說回來，我也不會(huì)因少數(shù)人忘了創(chuàng)辦這個(gè)公眾號(hào)的初心，下期我會(huì)給大家分享一下如何來實(shí)現(xiàn)一個(gè)工程應(yīng)用：產(chǎn)品包裝袋填充-切割一體化生產(chǎn)線模擬。
產(chǎn)品包裝袋填充-切割一體化生產(chǎn)線
下載地址：abaqus五年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
使用abaqus中CEL方法模擬氣囊充氣過程 ￥49.9
<p>1、創(chuàng)建氣囊、歐拉計(jì)算域</p><p>氣囊使用3D殼建模，尺寸如下圖所示</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202406/attachment/18be8edbcbbd498eac5dd4b4bd65b393.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/18be8edbcbbd498eac5dd4b4bd65b393.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/18be8edbcbbd498eac5dd4b4bd65b393.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/18be8edbcbbd498eac5dd4b4bd65b393.png?image_process=/format,webp/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202406/attachment/18be8edbcbbd498eac5dd4b4bd65b393.png">
</figure>
</div><p>歐拉計(jì)算域尺寸為200*200*200mm</p><div contenteditable="false" width="100%">
展開 Abaqus/Standard與Abaqus/Explicit的材料成型仿真模擬比較
在成型模擬中，涉及到多種物體之間的接觸，以及毛柸的大變形，因此是一個(gè)很強(qiáng)烈的非線性問題。Abaqus由于強(qiáng)大的非線性求解，在材料的成型模擬中應(yīng)用廣泛。本文利用abaqus中的隱式求解方法standard與隱式求解方法explicit，模擬了同一個(gè)金屬板材加工成凹槽的過程。
一、模型的建立
板材的成型模擬過程可以簡化成如圖1所示的物理模型（采用了對(duì)稱原理）。毛柸在夾具和沖模的作用力下固定，對(duì)沖頭施加一個(gè)作用力，使毛柸發(fā)生塑性變形，進(jìn)而形成我們所想要的形狀。
在abaqus中模擬過程中，我們采用二維平面應(yīng)變模型。關(guān)于平面應(yīng)變和平面應(yīng)力問題，很多讀者可能會(huì)感到困惑。作者在這里對(duì)平面應(yīng)變和平面應(yīng)力的問題做簡要的區(qū)別。平面應(yīng)變是材料應(yīng)力應(yīng)變六面體單元中,Z向的應(yīng)變?yōu)?，只有X與Y方向的應(yīng)變，一般對(duì)應(yīng)于柱體的問題；而平面應(yīng)力則是在應(yīng)變應(yīng)力六面體單元中,Z向的應(yīng)力為0，只有X與Y方向的應(yīng)力，一般對(duì)應(yīng)于薄板的問題。本例中，毛柸在Z向的方向較長，Z方向的應(yīng)變基本為0，因此本文采用平面應(yīng)變模型求解。
圖1 成型分析的物理模型
對(duì)于毛柸，我們采用二維的可變實(shí)體單元建立模型。而對(duì)于沖頭，夾具與沖模，相對(duì)于毛柸來說，他們的剛性較大，在材料的沖壓成型中，變形可以忽略。因此，我們采用剛性體來模擬。在abaqus中，剛形體的建立有解析剛體和離散剛體。解析剛體一般用來模擬簡單的形狀，如曲線或者殼體；而離散剛體可以模擬任意復(fù)雜形狀的剛體。同時(shí)解析剛體不需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格，而離散剛體需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格。但是解析剛體和離散剛體都需要賦予參考點(diǎn)。這個(gè)參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)即代表著剛體的運(yùn)動(dòng)。本文在模擬中，對(duì)于沖頭，夾具與沖模采用解析剛體進(jìn)行墨香的建立。
創(chuàng)建以及裝配好的有限元模型如圖2所示。
展開 鋼材單向拉伸試驗(yàn)Abaqus模擬 附Abaqus詳細(xì)教程下載
圖3 FEM模型
求解器選擇
本例中采用Abaqus/Standard進(jìn)行求解。建議求解時(shí)勾選“Discontinuous analysis”并且增加不收斂迭代次數(shù)（
）。算例INP文件可以在“閱讀原文”中獲得。
對(duì)比分析
應(yīng)力云圖與應(yīng)力-應(yīng)變曲線對(duì)比如下圖所示，可見數(shù)值分析能較好反映試驗(yàn)結(jié)果。
圖4 應(yīng)力云圖
圖5 應(yīng)力-應(yīng)變曲線對(duì)比
總結(jié)
普通金屬拉伸試驗(yàn)可通過處理試驗(yàn)機(jī)位移獲得應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€；
Abaqus本構(gòu)采用真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，損傷斷裂也如此；
筆者處理的1.0mm Q235冷板、1.5mm Q235熱板損傷演化中的指數(shù)參數(shù)均為-5；
斷裂理論仍在不斷發(fā)展，材料模型在不斷完善。
下載地址：Abaqus詳細(xì)教程
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