abaqus能量吸收
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus能量吸收的視頻教程
abaqus準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的能量問題
一篇word文檔，描述了準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中的能量問題，對(duì)想做準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的，又不知道如何判斷自己做的模擬是不是準(zhǔn)靜態(tài)的同學(xué)，會(huì)有一定幫助。
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abaqus能量吸收的實(shí)例教程
能量吸收裝置采用的鋼密度為7650kg/m3，彈性模量為207GPa，泊松比為0.3，屈服強(qiáng)度為1000MPa，極限強(qiáng)度為1100MPa。模型劃分了7536個(gè)網(wǎng)格單元。數(shù)值模型如圖所示。
Figure5 numerical simulation model
3.2 Test curve
防沖吸能構(gòu)件壓縮過(guò)程的荷載位移曲線如圖6所示，呈上下波動(dòng)的“W”型。構(gòu)件屈服荷載為4966.8 kN，變形過(guò)程中最小承載力為2539.4 kN，平均讓位承載力為3576.2 kN。
Figure 6 . Force - displacement curve of test
構(gòu)件初始發(fā)生彈性變形，承載力迅速上升，變形較小。緊接構(gòu)件中部折紋區(qū)域首先發(fā)生變形，外凸與內(nèi)凹折紋受擠壓分別向外向內(nèi)變形，構(gòu)件上半部發(fā)生潰縮，同時(shí)折疊區(qū)域產(chǎn)生堆疊變形。上部端口內(nèi)收折疊后，構(gòu)件下半部開始潰縮直至整個(gè)構(gòu)件完全壓潰。證明了該構(gòu)件有穩(wěn)定的變形吸能過(guò)程。
試驗(yàn)和數(shù)值模擬的力-位移曲線對(duì)比圖如圖7所示。分別取曲線的峰值谷底為關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行分析。第一個(gè)曲線上升段試驗(yàn)和模擬的峰值分別為：4966405N、4815311N，差值為3.0%。第一個(gè)曲線下降段試驗(yàn)和模擬的谷底分別為：2557452N、2438766N，差值為4.6%。第二個(gè)曲線上升段試驗(yàn)和模擬的峰值分別為：3769536N、4459408N，差值為15.5%。總的來(lái)說(shuō)，兩組的波動(dòng)趨勢(shì)基本一致，極值位置的最大誤差也在試驗(yàn)值的20%以內(nèi)。
Figure9 .
展開 導(dǎo)讀：晶格結(jié)構(gòu)具有重復(fù)、多孔等特性，能夠吸收振動(dòng)能量，實(shí)現(xiàn)抗沖擊的特性。因此，備受運(yùn)動(dòng)以及軍用裝備的青睞。
△General Lattice頭盔晶格
南極熊獲悉，數(shù)字制造軟件公司General Lattice, Inc.正在開發(fā)預(yù)測(cè)建模工具包，根據(jù)真實(shí)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和生成晶格材料，用于改進(jìn)美國(guó)陸軍作戰(zhàn)頭盔的沖擊吸收技術(shù)。為此，General Lattice已于2021年9月21日宣布與美國(guó)陸軍簽訂合同，進(jìn)行為期一年的研發(fā)項(xiàng)目。據(jù)悉，項(xiàng)目目前正在伊利諾伊州芝加哥的General Lattice工廠進(jìn)行。作為項(xiàng)目的一部分，General Lattice將與軍事和聯(lián)邦服務(wù)提供商All Points Logistics LLC和快速制造公司GoProto, Inc.合作。
晶格材料改造傳統(tǒng)設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)泡沫材料的功能幾乎已經(jīng)達(dá)到了可開發(fā)的盡頭，晶格材料成為了普遍公認(rèn)的替代性、創(chuàng)新性材料。隨著3D打印晶格結(jié)構(gòu)技術(shù)和材料的不斷改進(jìn)，這類結(jié)構(gòu)對(duì)于吸收沖擊能量的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯，并逐漸被制造商認(rèn)可并廣泛應(yīng)用，尤其是用于改善健康和安全。
△General Lattice的3D打印晶格結(jié)構(gòu)。照片來(lái)自General Lattice
許多公司都在積極設(shè)計(jì)和驗(yàn)證3D打印晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，尤其是鞋類產(chǎn)品。阿迪達(dá)斯和Carbon聯(lián)合推出的Tokyo Collection 4DFWD跑鞋利用領(lǐng)結(jié)形FWDCELL格子中底將緩沖性能提高了23%，在垂直負(fù)載下的前向運(yùn)動(dòng)增加了三倍，同時(shí)將峰值制動(dòng)力降低了15%。
展開 該文檔主要介紹了Abaqus/Explicit分析中的能量相關(guān)內(nèi)容，包括能量平衡表述、輸出及相關(guān)特點(diǎn)，具體如下：
一、能量平衡表述
1．能量平衡公式：
其中， EI 為內(nèi)能，EV為粘性耗散能，EFD是摩擦耗散能，EKE是動(dòng)能，EW是外加載荷所做的功。這些能量分量的總和為，它必須是個(gè)常數(shù)。在數(shù)值模型中， 只是近似的常數(shù)，一般有小于1％的誤差。
2．內(nèi)能組成
內(nèi)能是能量的總和，它包括可恢復(fù)的彈性應(yīng)變能EE；非彈性過(guò)程的能量耗散（例如塑性）EP；粘彈性或者蠕變過(guò)程的能量耗散ECD；和偽應(yīng)變能EA：
l 彈性應(yīng)變能EE：可恢復(fù)的能量。
l 非彈性耗散能EP：如塑性變形等過(guò)程的能量耗散。
l 粘彈性耗散能ECD：粘彈性或蠕變過(guò)程的能量耗散。
l 偽應(yīng)變能EA：包括沙漏阻力及殼和梁?jiǎn)卧獧M向剪切中的能量，大量偽應(yīng)變能表明需對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)劃或修改，單元偽應(yīng)變能密度可查看各單元偽應(yīng)變能情況，偽應(yīng)變能ALLSE<5%時(shí)沙漏可控制。
3．粘性能：
由阻尼機(jī)制引起，包括體粘性阻尼和材料阻尼，與粘彈性或非彈性過(guò)程耗散能量不同。
4．外力功
由節(jié)點(diǎn)力（力矩）和位移（轉(zhuǎn)角）定義，指定邊界條件也有貢獻(xiàn)。
展開 Total energy output quantities
ALLAE
“Artificial” strain energy associated with constraints used to remove singular modes (such as hourglass control), and with constraints used to make the drill rotation follow the in-plane rotation of the shell elements.
ALLCD
Energy dissipated by creep, swelling, and viscoelasticity.
ALLEE
Electrostatic energy.
ALLFD
Total energy dissipated through frictional effects. (Available only for the whole model.)
ALLIE
Total strain energy. (ALLIE = ALLSE + ALLPD + ALLCD + ALLAE + ALLQB + ALLEE + ALLDMD.)
ALLJD
Electrical energy dissipated due to flow of electrical current.
ALLKE
Kinetic energy.
ALLKL
Loss of kinetic energy at impact. (Available only for the whole model.)
ALLPD
Energy dissipated by rate-independent and rate-dependent
展開 abaqus鋼管壓縮及能量輸出
abaqus能量吸收的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
abaqus能量吸收的最新內(nèi)容
該文檔主要介紹了Abaqus/Explicit分析中的能量相關(guān)內(nèi)容，包括能量平衡表述、輸出及相關(guān)特點(diǎn)，具體如下：
一、能量平衡表述
1．能量平衡公式：
其中， EI 為內(nèi)能，EV為粘性耗散能，EFD是摩擦耗散能，EKE是動(dòng)能，EW是外加載荷所做的功。這些能量分量的總和為，它必須是個(gè)常數(shù)。在數(shù)值模型中， 只是近似的常數(shù)，一般有小于1％的誤差。
2
顯式計(jì)算中，觀察ETOTOL發(fā)現(xiàn)有時(shí)能量為負(fù)，覺得不太可能，主要原因是大家對(duì)ETOTAL的物理含義有誤解，在abaqus的幫助文檔中 4.2.1 Abaqus/Explicit output variable identifiers給出了ETOTAL物理含義，代表的是總的平衡能，具體代表什么呢？ 如下
ETOTAL 總的能量平衡
ETOTAL = ALLKE
本文主要研究單層方管預(yù)折式吸能構(gòu)件的吸能特性。生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的方管預(yù)折式吸能裝置的相關(guān)參數(shù)如圖所示。
Figure3 Dimensions of the square tube pre-folded energy absorption device
預(yù)折方筒的設(shè)計(jì)思路來(lái)源于折紙，其斜折角度的變化對(duì)應(yīng)著筒壁板的形狀和筒體高度的變化。由于預(yù)折方筒的變形是一種固定的模式和可預(yù)測(cè)的
導(dǎo)讀：晶格結(jié)構(gòu)具有重復(fù)、多孔等特性，能夠吸收振動(dòng)能量，實(shí)現(xiàn)抗沖擊的特性。因此，備受運(yùn)動(dòng)以及軍用裝備的青睞。
△General Lattice頭盔晶格
南極熊獲悉，數(shù)字制造軟件公司General Lattice, Inc.正在開發(fā)預(yù)測(cè)建模工具包，根據(jù)真實(shí)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和生成晶格材料，用于改進(jìn)美國(guó)陸軍作戰(zhàn)頭盔的沖擊吸收技術(shù)。為此，General Lattice
ABAQUS動(dòng)態(tài)分析中的能量平衡、沙漏及結(jié)果評(píng)估
ALLAE—偽應(yīng)變能
偽應(yīng)變能的產(chǎn)生主要是為了應(yīng)對(duì)一些特殊的情況如沙漏現(xiàn)象，殼單元面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。拿沙漏現(xiàn)象來(lái)講，它是零能模式，需要人為控制，增加一定的剛度，由此產(chǎn)生的能量并不是模型自身存在的，所以屬于偽應(yīng)變能；而殼單元的面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度屬于“虛假自由度”，是為了防止整體剛度矩陣奇異而引入的，所以由此而帶來(lái)的能量也不屬于系統(tǒng)自身產(chǎn)生的，也屬于為應(yīng)變能。
我們都知道，當(dāng)發(fā)現(xiàn)偽應(yīng)變能過(guò)大時(shí)候，一般超過(guò)
abaqus鋼管壓縮及能量輸出
Total energy output quantities
ALLAE
“Artificial” strain energy associated with constraints used to remove singular modes (such as hourglass control), and with constraints used to make the drill rotation
ABAQUS中的能量名目非常豐富，有內(nèi)能、動(dòng)能、應(yīng)變能、外部力做的功、阻尼耗能、塑性耗能、損傷耗能、時(shí)間相關(guān)量耗能、周邊媒介耗能。。。這些能之間的關(guān)系如何，是如何保持能量守恒？
1）.能力守恒依然遵守的是熱力學(xué)第一定律。
2）.各關(guān)系如下：
Eu+Ek+Ef-Ew-Eqb=constant
式中：Eu：內(nèi)能；
ABAQUS中，對(duì)于很多動(dòng)態(tài)問題，尤其像高速?zèng)_擊模擬中，對(duì)結(jié)果評(píng)價(jià)很重要的一點(diǎn)就是要保證模型能量守恒，這就涉及到ABAQUS歷史輸出中各能量變量的意義，下面最各簡(jiǎn)單整理：
ALLAE：人工偽應(yīng)變能，六面體、殼網(wǎng)格中沙漏發(fā)生情況指標(biāo)
ALLCD：蠕變、膨脹以及粘彈性消耗的能量
ALLFD：摩擦消耗的能量
ALLIE：總的內(nèi)能，ALLIE=ALLSE+ALLPD+ALLCD+ALLAE+ALLQB
