abaqus模擬纏繞的案例
Abaqus纖維纏繞模擬之“草木皆可為劍”
“ 草木竹石皆可為劍” -金庸
編織的纖維
01—巧妙的“走馬機”
在生活中，我們可能會注意到有些導線為了增強抗拉性能，其外層會包覆有編織結構，這種編織結構通常是由下圖所示的“走馬機”將一股股絲線纏繞而成。
“走馬機”編織過程
隨著人們對輕量化的追求，復合材料在工程上越來越得到重視，碳纖維纏繞成型結構是比較常見的一種，比如某些油箱、高壓氣瓶、槍炮管、導彈結構、火箭發動機殼體等，具有很高的比強度和比剛度，目前碳纖維纏繞成型工藝越來越成熟，這種結構也正在快速地應用于體育器材、交通工具和醫療器械等民用產品。
纖維纏繞增強技術
碳纖維纏繞成型系統中的纏繞機有著類似于“走馬機”的運行原理，一股股絲線錯綜復雜，運行起來讓人眼花繚亂。
02—Abaqus纏繞模擬之“草木皆可為劍”
無論采用什么工具進行問題分析或仿真模擬，一個核心思想就是抽象簡化，只要找到復雜系統中最重要的、最簡單的組分，然后把這部分的基礎問題剖析透徹，那么上一層級的問題就迎刃而解。
“草木皆可為劍”
要模擬“走馬機”絲線纏繞也是這樣的過程，我們只需要對最重要、最簡單的那一部分進行剖析、建模就可以了。
“走馬機”Abaqus模型里最簡單的組分
簡單組分的圓形陣列
“走馬機”原理：導向環往復+圓周運動的復合運動
Abaqus纖維纏繞模擬
通過抽象思考進行仿真建模，用最簡單的組分模擬復雜的過程，此為有限元仿真模擬之“ 草木竹石皆可為劍”。
展開 simufact鋼帶纏繞模擬
閑暇時光，無事所作，比較粗糙，但是可以供大家參考，希望大家在理解本案例的基礎上，能夠做出更加復雜的模型。廢話不多說，直接上圖。
內半徑(mm) 20 厚度(mm) 0.1
外半徑(mm) 54 寬度(mm) 30
芯模轉速：2 轉/秒
需要的cad文件在附件中，已經建立好的模型也在附件中。
steelstripwinding.rar
CAD.rar
在HyperMesh中通過曲線定義材料方向（模擬纖維纏繞方向） ￥9.9
根據之前的帖子，復合材料坐標系調整http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1189958
我們知道了通過坐標系、向量、以及角度的方式調整復合材料鋪層坐標系（定義纖維0度方向），但是對于比較復雜的曲面，如果還是按照這種方式定義可能就不太準確，如下：
如果圓球面是通過纏繞方式成型的，那么我們按照上圖，定義的方式就不正確，因此需要通過其他方式來進行定義：
本案例講解在HyperMesh中定義上述纏繞方式成型的復合材料方向：
Abaqus/WCM纖維纏繞壓力容器建模案例
Abaqus /WCM模塊用于三維纏繞復合材料壓力容器建模，可以準確預測纖維纏繞壓力容器的性能。三維壓力容器模型包括：內襯和纏繞層，如下圖所示。
1.內襯建模，可以通過其它軟件導入，也可以直接在Abaqus中建模。下圖是通過Abaqus直接建模。
2.將內襯導入WCM中
3.纏繞層在WCM中建模
4.在WCM模塊中對三維模型劃分網格，并生成材料特征。
上圖為模型的材料屬性顯示圖，WCM模塊自動根據不同的纏繞角度，給單元賦予不同的材料特征。
來源：有限元在線的博客，版權歸作者所有。
展開 
ABAQUS經典案例——橡皮繩超大變形纏繞動態分析inp文件 ￥3.5
該例子考慮了幾何非線性、非線性彈性材料參數與接觸非線性，分析了橡皮繩在外力驅動下的拉伸和扭曲變形，并在外力撤銷后應變能釋放，與動能相互轉化的過程，感興趣的朋友可以下載inp文件進行學習交流。
ABAQUS案例：CFRP加固H型鋼梁有限元模擬 ￥19.89
1.部件創建
1.1.1選擇模塊，點擊（創建部件）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.點擊創建線，輸入如下坐標
1.1.3.點擊鼠標中鍵，輸入拉伸深度2000，得到工字鋼模型。
1.2.1點擊（創建部件）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點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，1000）。點擊鼠標中鍵，得到CFRP模型。
1.3點擊（創建部件）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.
點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，54）點擊鼠標中鍵，點擊鼠標中鍵，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點擊創建材料，輸入材料名稱Q235.點擊【Mechanical】，再點擊【Elasticity】→【Elastic】，定義彈性模量輸入2e5，泊松比輸入0.2。
2.1.2點擊【Mechanical】，再點擊【Plasticity】→【Plastic】，定義材料塑性參數。（
展開 BCC點陣結構梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學質量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
展開 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關系來模擬超彈性材料，這種材料具有高度非線性，當Abaqus進行模擬時假設這種材料是具有彈性、各向同性，并且同時考慮幾何非線性效應。與材料的剪切柔度相比，對于大多數類似橡膠的固體材料，其可壓縮性非常小，當分析對象為平面應力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個問題不值得關注。但是對于固體、平面應變或者軸對稱問題卻不能忽略。對此，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。
橡膠材料力學性能的描述方法主要為兩類：一類是認為橡膠為連續介質的現象學描述；另一類是基于熱力學統計的方法。基于連續介質力學的本構模型主要有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。基于熱力學統計主要有Arruda-Boyce和Van der Waals等本構模型。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，參數如圖2所示，然后賦給Rubber部件。
圖2 橡膠參數設置
3、裝配，定義分析步，采用默認的場輸出和歷史輸出。為了保證剛開始能夠較容易收斂，設置分析步初始增量步為0.01，打開幾何非線性。
展開 abaqus模擬橡膠支座：鉛芯橡膠隔震支座精細化模擬分享
為了更真實準確地反應荷載作用下支座內部的壓力分布，本文基于ABAQUS平臺對鉛芯橡膠隔震支座進行精細化分析。
（1）模型幾何信息如下表所示：
（2）材料本構橡膠采用超彈性模(Arruda-Boyce模型)，鋼材采用雙折線線模型，鉛芯采用理想彈塑性模型。封板、鋼板和連接板的彈性模量E=200GPa，泊松比取0.3。鉛芯彈性模量E=18GPa，泊松比取0.42。下圖為橡膠的本構選取示意圖。
（3）分析步設置：均采用靜力通用，其中Step1為面壓荷載，Step2為水平荷載加載。
（4）邊界條件及荷載：
支座下連接板固結、橡膠與鋼板和上下封板均采用Tie連接方式，
上連接板施加支座面壓和位移
。
（5）單元類型
由于橡膠為粘彈性材料，支座內部橡膠與鋼板建議開啟混合變形選項；選擇縮減積分可加快計算速度。
（6）本構正確性驗證：選取支座上表面中心點繪制荷載-位移圖如下圖所示。
如圖所示，滯回曲線呈明顯“旗幟”形。
（7）應力云圖和模擬動畫。
由于作者水平和時間有限，建模分析過程可能存在疏忽或有誤的地方還請批評指正！
文章來源：廣東省院結構安全顧問
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焊接模擬的簡要對比
好消息是，通過與Simulia的工程師交流，得知ABAQUS會推出相應的焊接插件（需額外license），可實現熱源模型和逐漸激活的鼠標操作，另外支持free surface convection（FFS）和free surface radiation（RFS）。總的來說，ABAQUS的焊接模擬有點麻煩，但是這些麻煩不會讓我們放棄ABAQUS，希望達索公司能夠顧及相關應用場景。如果精力充足，本人可能開發專用的焊接插件，實現常用焊接模擬的前處理，敬請期待！
使用abaqus中CEL方法模擬氣囊充氣過程 ￥49.9
<p>1、創建氣囊、歐拉計算域</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>歐拉計算域尺寸為200*200*200mm</p><div contenteditable="false" width="100%">
展開 ABAQUS CEL (例5) 2D模擬CPT的貫入（CEL的假3D模擬，附input文件） ￥13.33
將3D模型簡化為2D模擬往往可以極大節約計算的成本，耦合歐拉拉格朗日法理論上只能支持3D的數值模擬且往往需要大量的時間來完成巖土算例的高精度模擬；
本算例采用了假3D模擬來實現CEL在2D上的應用，利用軸對稱性質將CPT貫入砂土的過程簡化成了2D模型。
這段吉他聲音來自Abaqus仿真模擬 附abaqus五年的經驗總結下載
一些別的模型
話說回來，我也不會因少數人忘了創辦這個公眾號的初心，下期我會給大家分享一下如何來實現一個工程應用：產品包裝袋填充-切割一體化生產線模擬。
產品包裝袋填充-切割一體化生產線
下載地址：abaqus五年的經驗總結
abaqus漂浮模擬 ￥10
<p>Abaqus流固耦合功能在漂浮案例中的應用簡介</p><p><br></p><p>Abaqus是一款強大的有限元分析軟件，其流固耦合功能可模擬流體與固體結構的相互作用，廣泛應用于漂浮結構分析（如船舶、浮式平臺等）。通過耦合歐拉-拉格朗日方法（CEL）或聲學流體單元，Abaqus能精確計算流體壓力對固體變形的影響，以及固體運動引發的流場變化。 </p><p><br></p><p>以漂浮體為例，用戶可定義流體域（水）為歐拉材料，固體域（浮體）為拉格朗日網格，設置界面耦合條件。分析時，軟件求解流體動力（如波浪力）與結構響應（如位移、應力），評估穩定性及耐波性。此類仿真可優化浮體設計，提高安全性與性能，為海洋工程提供關鍵技術支持。</p><p><br></p><p>另外借助abaqus的流固耦合功能和子程序，還可以實現造波分析。另外，lsdyna最新的FSI算法，采用SALE構建結構化網格可以實現快速計算，同樣可以作出造波效果，后面我會更新相關的案例。
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