abaqus模型選擇的案例
Abaqus橡膠本構(gòu)模型選擇
但橡膠的本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜，在大量試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立了很多理論模型來描述其力學(xué)特征。本文主要對Abaqus中橡膠本構(gòu)模型的選擇進行簡單介紹。
一、概述
與金屬材料不同，橡膠在受力以后的變形非常復(fù)雜，并伴隨著大位移和大應(yīng)變。橡膠材料本身又是非線性材料，本構(gòu)關(guān)系復(fù)雜，無法像金屬材料那樣僅需幾個系數(shù)便可描述材料特性。
此外，橡膠在變形過程中的體積幾乎不變，同時其力學(xué)行為對溫度、環(huán)境、應(yīng)變歷史、加載速率等十分敏感，這樣就使得描述橡膠的行為更加復(fù)雜。
隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可借助計算機使用有限元方法來分析工業(yè)中橡膠元件的力學(xué)性能，包括選取橡膠的本構(gòu)模型、擬合本構(gòu)模型等。
二、Abaqus中本構(gòu)模型的選擇
在Abaqus中進行橡膠材料的本構(gòu)模型選擇、主要包括以下幾個步驟：
1、在Module中下拉選擇property，并依次創(chuàng)建密度、延展性和超彈性項，如圖1~圖3所示。
圖
1
新建密度
圖
2
新建延展性
圖
3
新建超彈性項
2、接下來需要定義橡膠超彈性的參數(shù)，包括試驗應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、本構(gòu)模型的識別和擬合選擇等。這里的數(shù)據(jù)導(dǎo)入以單軸試驗數(shù)據(jù)為例，各步操作如圖4~圖5所示。
圖
4
試驗數(shù)據(jù)導(dǎo)入準(zhǔn)備
圖
5
數(shù)據(jù)導(dǎo)入（復(fù)制粘貼即可）
3、數(shù)據(jù)導(dǎo)入完成之后，就根據(jù)數(shù)據(jù)進行本構(gòu)模型的識別。如圖6~圖7所示。
展開 在求解多物理場模型時，你應(yīng)該選擇全耦合還是分步求解？ 附多物理場耦合模型及數(shù)值模擬導(dǎo)論下載
全耦合與分離求解方法
在求解多物理場模型時，您可以使用軟件中提供的兩種方法來求解用于描述解的方程（通常是非線性）組。
全耦合方法會形成一個大型方程組，用于求解所有未知量（場），并在單次迭代中一次包含未知量（多物理場效應(yīng)）之間的所有耦合。
另一方面，
分離方法不會一次求解所有未知量。相反，該方法將問題細分為兩個或更多分離步驟。每個步驟通常表示一個物理場，但有時，即使是一個物理場也可以細分為多個步驟，有時一個步驟可以包含多個物理場。這些單獨的分離步驟小于通過“全耦合”方法形成的完整方程組。“分離”步驟在單次迭代中按順序進行求解，因此需要較少的內(nèi)存。
在許多情況下，軟件會自動選擇分離方法，在求解三維模型時尤其如此。另一方面，對于大多數(shù)二維模型，軟件默認使用全耦合方法。選擇這些默認設(shè)置可以實現(xiàn)一般穩(wěn)定性。
無論采用哪種方法求解非線性問題，都是通過迭代方式進行求解。也就是說，系統(tǒng)會反復(fù)調(diào)用“全耦合”或“分離”方法，然后逐漸收斂到非線性問題的解。由于“全耦合”方法包含未知量之間的所有耦合項，因此與“分離”方法相比，其收斂性通常更好，且迭代次數(shù)更少。但是，每次迭代求解都需要相對更多的內(nèi)存和時間，因此采用“分離”方法時，總體求解速度會更快。有關(guān)求解非線性模型的一般性指導(dǎo)，請參見：
提高非線性穩(wěn)態(tài)模型的收斂性的7種有效方法。
設(shè)置全耦合或分離方法
要在當(dāng)前使用“分離”方法的模型中使用“全耦合”方法，可以展開
研究 > 求解器配置設(shè)置，并查找穩(wěn)態(tài)求解器或瞬態(tài)求解器特征。右鍵單擊此特征并選擇全耦合，求解器序列中會出現(xiàn)一個新的“全耦合”特征，而分離式求解器將變灰。
*“全耦合”特征。
要設(shè)置“分離”方法，右鍵單擊
穩(wěn)態(tài)求解器或瞬態(tài)求解器特征，并選擇分離以添加新的“分離”特征。
展開 frp本構(gòu)模型的選擇
FRP在達到其抗拉強度前可視為一種理想的線彈性材料，Jin-Won Nam等人利用LS-DYNA中四種不同的FRP布有限元模型（加固混凝土結(jié)構(gòu)）進行對比發(fā)現(xiàn)，正交異性的線彈性模型更適合運用在其對混凝土結(jié)構(gòu)模擬上。
Nam J W, Kim H J, Kim S B, et al. Analytical study of finite elementmodels for FRP retrofitted concrete structure under blast loads[J].International Journal of Damage Mechanics, 2009, 18(5): 461-490.
International Journal of Damage Mechanics-2009-Nam-461-90.pdf
展開 本構(gòu)模型(Constitutive Models)選擇
顯式動態(tài)求解方案也允許實施強非線性本構(gòu)模型，因為一般的計算順序允許模型中每個元素的場量(力/應(yīng)力和速度/位移)在一個計算步驟中相互物理隔離，通過增量公式可以實現(xiàn)彈性/塑性本構(gòu)模型。
2. 本構(gòu)模型
FLAC3D/3DEC包含了線性和非線性的本構(gòu)模型[FLAC3D 7.0 新特性簡介(P3)---新的本構(gòu)模型]，通過下面的代碼調(diào)用。
干貨｜如何為你的CFD應(yīng)用選擇湍流模型？
前言
COMSOL Multiphysics軟件為求解湍流的流動問題提供了幾種不同的湍流模型: L-VEL，代數(shù)yPlus，Spalart-Allmaras，k-ε，k-ω，低雷諾數(shù)k-ε，SST，以及v2-f湍流模型。這些模型可用于COMSOL的CFD模塊，并且L-VEL,，代數(shù)yPlus，k-ε，以及低雷諾數(shù)k-ε模型也可用于傳熱模塊。
本文將介紹為什么要使用這些不同的湍流模型、如何在它們之間進行選擇以及如何有效地使用它們。
1
湍流的建模
讓我們從平板上的流體流動開始討論，如下圖所示。
具有均勻速度分布的流動撞擊平板的前緣，開始形成層流邊界層。在這個區(qū)域流動是可預(yù)測的。經(jīng)過一段距離后，邊界層中開始出現(xiàn)小的混亂振動，于是流動開始轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鳎罱K完全變成湍流。
這三個區(qū)域之間的過渡可以用雷諾數(shù)Re來定義。
這里假設(shè)流體是牛頓流體，這意味著粘性應(yīng)力與剪切速率成正比，而動力粘度為比例常數(shù)。對于各種在工程上很重要的流體（例如空氣或水）來說，該假設(shè)幾乎總是成立。流體密度可以隨壓力改變而變化，盡管這里假設(shè)流體為弱可壓縮性，這意味著馬赫數(shù)小于0.3。在COMSOL中弱可壓縮流動選項忽略了壓力波對流場和壓力場的影響。
在層流區(qū)域，通過求解Navier-Stokes方程可以完全預(yù)測流體流動。該方程給出了速度場和壓力場。讓我們首先假設(shè)速度場不隨時間變化。當(dāng)流動開始轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r，盡管入口流速并不會隨時間變化，但流動中仍會出現(xiàn)微小振動。因此就不可能再假設(shè)流動是隨時間不變的。
展開 【多相流】fluent中如何選擇多相流模型？（2）
對于漿體流動和水力輸送，使用混合模型或歐拉模型。
對于沉降，使用歐拉模型。
對于涉及多種流態(tài)的復(fù)雜多相流，選擇最感興趣的流態(tài)，并選擇最適合該流態(tài)的模型。注意，由于所使用的模型僅對模型的部分流動有效，因此結(jié)果的準(zhǔn)確性將不如只涉及一個流動模式那么好。
正如本節(jié)所討論的，VOF模型適用于分層或自由表面流動，混合和歐拉模型適用于相混合或分離或分散相體積分?jǐn)?shù)超過10%的流動。（離散相體積分?jǐn)?shù)小于或等于10%的流動可以用離散相模型來建模。）
要在混合模型和歐拉模型之間進行選擇，你應(yīng)考慮以下準(zhǔn)則:
如果分散相分布較廣(如果顆粒大小不同，且最大的顆粒沒有從一次流場分離)，混合模型可能更好(計算成本較低)。如果分散相只集中在域的一部分，那么應(yīng)該使用歐拉模型。
適用于系統(tǒng)的相間阻力定律是可用的(可以在ANSYS Fluent中使用，也可以通過用戶定義的函數(shù)使用)，歐拉模型通常比混合模型提供更準(zhǔn)確的結(jié)果。盡管你可以對混合模型應(yīng)用相同的阻力定律，就像你可以對非顆粒歐拉模擬一樣，如果相間阻力定律未知或者它們對系統(tǒng)的適用性值得懷疑，混合模型可能是一個更好的選擇。大多數(shù)情況下，對于球形顆粒，Schiller-Naumann定律是足夠的。對于非球形粒子，可以使用用戶定義的函數(shù)。
如果你想求解一個更簡單的問題，需要較少的計算量，混合模型可能是一個更好的選擇，因為它求解的方程比歐拉模型少。如果精度比計算量更重要，歐拉模型是一個更好的選擇。然而，歐拉模型的復(fù)雜性使其計算穩(wěn)定性低于混合模型。
展開 【多相流】fluent中如何選擇多相流模型？（3）
當(dāng) ，粒子將緊密跟隨流動，三種模型(離散相、混合相或歐拉)均適用;因此，可以選擇最經(jīng)濟的(大多數(shù)情況下是混合模型)，或者考慮到其他因素，選擇最合適的。
當(dāng) 中，粒子將獨立于流動而移動，適用于離散相模型或歐拉模型。
當(dāng) ，三種模型中的都適用;可以選擇計算量最小的或考慮其他因素選擇最合適的模型。
例如，對于一種特征長度為1 m、特征速度為10 m/s的煤炭分級機，直徑為30微米的顆粒斯托克斯數(shù)為0.04，直徑為300微米的顆粒為4.0。顯然，混合模型不適用于后一種情況；對礦物加工而言，在特征長度為0.2 m、特征速度為2 m/s的系統(tǒng)中，直徑為300微米的顆粒的Stokes數(shù)為0.005，在這種情況下，你可以選擇混合模型和歐拉模型。
離散相模型的使用僅限于低體積分?jǐn)?shù)，除非使用密集的離散相模型公式。此外，對于離散相模型模擬，可以選擇比歐拉模型更先進的燃燒模型。若要考慮粒子分布，需要使用種群平衡模型或離散相模型和密集離散相模型。
關(guān)注公眾號：“CFD流”獲得更好的閱讀體驗以及學(xué)習(xí)資料
展開 CFD專欄丨nanoFluidX 單相流和兩相流模型如何選擇？
其實我們總是在仿真精度和代價之間妥協(xié)，這個過程不僅適用于SPH粒子法單/兩相流的選擇，它是通用的。
【研討會報名】沖擊碰撞仿真中金屬材料的非線性模型選擇和對標(biāo)
此外，工業(yè)應(yīng)用中的材料種類繁多，僅僅是金屬材料，由于生產(chǎn)成型等工藝不同會體現(xiàn)出差異很大的力學(xué)屬性，選擇恰當(dāng)?shù)牟牧?em>模型是仿真中的重要問題。
除了材料模型選擇，如何獲取材料參數(shù)？
該做哪些實驗？
如何處理實驗數(shù)據(jù)？
如何進行材料參數(shù)對標(biāo)？
如果您對這些關(guān)鍵問題感興趣，Altair誠邀您參加“沖擊碰撞仿真中金屬材料的非線性模型選擇和對標(biāo)系列研討會”，資深工程師將從金屬材料和失效入手，通過眾多示例一步一步詳細講解如何處理數(shù)據(jù)和對標(biāo)流程。希望能授人以漁，對您的實際應(yīng)用有所幫助。
沖擊碰撞仿真中金屬材料的
非線性模型選擇和對標(biāo)系列研討會
面向人群
▇ 面向人群：汽車、家電領(lǐng)域相關(guān)從業(yè)者
▇ 聚焦領(lǐng)域及問題：
汽車領(lǐng)域：大部分用戶都已經(jīng)了解如何做材料拉伸數(shù)據(jù)，也已經(jīng)完成數(shù)據(jù)積累。然而新法規(guī)要求更多材料失效數(shù)據(jù)，帶來新的挑戰(zhàn)。
聚焦問題：如何低成本獲得比較準(zhǔn)確的失效數(shù)據(jù)是所有客戶最關(guān)心的問題。
家電領(lǐng)域：目前尚未形成材料數(shù)據(jù)積累，而且使用的材料多樣，金屬材料牌號少（基本是低碳鋼）。
聚焦問題：如何快速獲得能用的材料數(shù)據(jù)是家電領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。
展開 使用 Samcef for wind turbine參數(shù)化模型選擇問題
SWT軟件中已經(jīng)提供了部件的幾種sample模型，包括梁單元模型、sfield模型及超單元模型。梁單元模型允許用戶通過修改尺寸大小來修改幾何形狀；后兩種模型則不能。Sfield模型是用戶在samcef field環(huán)境下設(shè)計的自己的模型，可以是剛體也可以剛?cè)峄旌?em>模型；超單元模型屬于柔性模型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式為sdb，SWT中的顯示文件可以為stp等幾種CAD文件格式。
不能盲目選取samcef提供的不能修改的示例模型，不然容易引起傳動鏈部件見的不匹配，最容易出現(xiàn)的是所選取的齒輪箱和底座在電機處的軸線不重合。這樣的模型是不能計算的，因為在比改變齒輪箱內(nèi)部參數(shù)的情況下，無論怎么調(diào)整，仍然會出現(xiàn)較大誤差。
展開 討論/對于大型模型你是選擇四面體網(wǎng)格還是六面體網(wǎng)格？
So 對于大型模型你是選擇四面體網(wǎng)格還是六面體網(wǎng)格？
A、我選擇四面體網(wǎng)格
B、我選擇六面體網(wǎng)格
C、我有別的答案
你會如何選擇，歡迎在評論中分享你的看法。
評論中的亮點回復(fù)可獲得小禮品
CAE書籍任選、CAE聯(lián)盟紀(jì)念杯任選。
禮物發(fā)送時間：11月14日
Fluent的DPM模型中5種顆粒類型，你懂選擇嗎 附FLUENT-DPM下載
當(dāng)你設(shè)置好DPM模型的初始條件后，你需要指定顆粒的類型。依據(jù)手上仿真的工況，參考下面Fluent提供的5種顆粒類型，從而選擇合適你需要的顆粒類型。
在DPM模型中，提供了5種仿真類型。并不是所有顆粒類型都能選用的，有些顆粒類型需要配合其他模型一起打開才能選到的。
從上面DPM面板中看到，提供了下面5種顆粒類型：Massless, Inert, Droplet, Combusting和 Multicomponent。
1. Massless
Massless（無質(zhì)量顆粒），一種離散元素，在連續(xù)流體中跟隨流動。由于它沒有質(zhì)量，所以它和物理屬性沒有關(guān)聯(lián)，同樣，也不受力。但是，可以分配一種用戶定義定律（User-Defined Law）給它。
可選性：在Fluent任何模型中，慣性顆粒總是可選的。
2. Inert
Inert（慣性顆粒），一種離散相類型，例如顆粒、液滴或氣泡，服從力平衡，以及受到加熱／冷卻影響（由定律1確定）。
可選性：在FLUENT任何模型中，慣性顆粒總是可選的。
3. Droplet
Droplet（液滴顆粒），是一種存在于連續(xù)相氣流中的液體顆粒。它服從力的平衡并受到加熱／冷卻的影響（由定律1 確定）。此外，他還由定律2 和3 確定自身的蒸發(fā)與沸騰。
可選性：只有傳熱選項被激活并且至少兩種化學(xué)組份在計算中是被激活的，或者已經(jīng)選擇了非預(yù)混燃燒或部分預(yù)混燃燒模型，液滴類型才是可選的。當(dāng)選擇了液滴類型之后，用戶應(yīng)該使用理想氣體定律來定義氣相密度。
4. Combusting
Combusting（燃燒顆粒），是一種固體顆粒，它遵從力平衡通過由定律1 所確定的加熱冷卻過程、由定律4 所確定的揮發(fā)份析出過程以及由定律5 所確定的異相表面反應(yīng)機制。
展開 從微觀到宏觀橋梁的材料本構(gòu)模型，各行業(yè)仿真分析如何準(zhǔn)確選擇？
本構(gòu)模型用于定義材料的行為，以便將其集成到有限元分析中。
依托國家工程實驗室、院士工作站的專家豐富的工作經(jīng)驗，及先進的力學(xué)測試成套制備設(shè)備如高速拉伸機，國高材分析測試中心可為您提供專業(yè)的高分子材料性能測試、材料本構(gòu)方程及材料卡片制作等創(chuàng)新技術(shù)解決方案。
常用的本構(gòu)模型
1.Chaboche Test Data Uniaxial Plastic Strain Test Data
(單軸塑性應(yīng)變測試數(shù)據(jù))
2.Plasticity（塑性模型）
-Bilinear Isotropic Hardening(雙線性等向強化)
-Multilinear Isotropic Hardening (多線性等向強化)
-Bilinear Kinematic Hardening(雙線性隨動強化)
-Multilinear Kinematic Hardening (多線性隨動強化)
-Chaboche Kinematic Hardening （非線性隨動強化）
-Anand Viscoplasticcity(Anand粘塑性模型)
在有限元仿真軟件中，所有的彈塑性模型，必須輸入材料的彈性模量和泊松比。
多線性模型
常用材料如何選擇本構(gòu)模型？
各向同性>彈塑性：不銹鋼，鋁合金，銅等金屬，不帶玻纖的塑料，各向同性的彈塑性材料是最常用的材料本構(gòu)，結(jié)構(gòu)分析軟件都會有。注意鑄鐵受拉和受壓力學(xué)性能不一樣，需單獨定義受拉和受壓狀態(tài)的材料參數(shù)。不銹鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線如下所示。
· 拉伸實驗通常首先得到的是拉力-位移曲線，通過計算公式
· 將其轉(zhuǎn)換為上圖所示的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線，再通過轉(zhuǎn)換公式
· 可將工程應(yīng)力應(yīng)變曲線轉(zhuǎn)換為真實應(yīng)力應(yīng)變曲線。
展開 Abaqus單元的選擇
（6） 對于ABAQUS/Standard求解器，在存在應(yīng)力集中的局部區(qū)域，采用二次、完全積分單元（CAX8, CPE8, CPS8, C3D20等）。它們以最低的成本提供了應(yīng)力梯度的最好解答。
（7） 對于ABAQUS/Standard求解器，采用細劃網(wǎng)格的線性、減縮積分單元或者非協(xié)調(diào)模式單元（CAX4I, CPE4I, CPS4I, C3D8I）。
2、殼單元的選擇
（1）對于需要考慮薄膜作用或含有彎曲模式沙漏的問題以及平面彎曲的問題，當(dāng)希望得到更精確的解答時，可使用ABAQUS/Standard中的線性、有限薄膜應(yīng)變、完全積分的四邊形殼單元（S4）。
（2）線性、有限薄膜應(yīng)變、減縮積分、四邊形殼單元（S4R）是強健的，而且應(yīng)用很廣。
（3）線性、有限薄膜應(yīng)變、三角形殼單元（S3/S3R）可作為通用目的的殼單元使用。因為在單元中是常應(yīng)變的近似場，所以求解彎曲變形或者高應(yīng)變梯度時可能需要精細的網(wǎng)格劃分。
（4）在復(fù)合材料層合殼模型中，考慮到剪切變形的影響，采用適合于模擬厚殼問題的單元（S4, S4R, S3/S3R, S8R），并檢驗是否滿足平截面保持平面的假定。
（5）四邊形或三角形的二次殼單元用于一般的小應(yīng)變薄殼是很有效的，這些單元對于剪力自鎖或薄膜自鎖都不敏感。
（6）對于規(guī)模非常大但公經(jīng)歷幾何線性行為的模型，使用線性、薄殼單元（S4R5）通常比通用目的的殼單元更節(jié)約計算成本。
（7）對于包含任意的大轉(zhuǎn)動和小薄膜應(yīng)變的顯式動態(tài)問題，小薄膜應(yīng)變單元很有效。
3、梁單元的選擇
（1）在任何包含接觸的模擬中，應(yīng)該使用一階剪切變形梁單元（B21, B31）。
（2）如果橫向剪切變形是非常重要的，則采用Timoshenko二階梁單元（B22, B32）。
展開 【JY】Abaqus 三維應(yīng)力單元解析、選擇與應(yīng)用指南
3.6 四面體單元
理論基礎(chǔ)：三角形 (Tri) 和四面體 (Tet) 單元是基于線性或二次插值函數(shù)的單元類型，它們能夠適應(yīng)任意幾何形狀，特別適合于復(fù)雜幾何模型的網(wǎng)格劃分。修正的二次 Tri 和 Tet 單元采用修正的二次插值函數(shù)，針對三角形和四面體單元特性進行了優(yōu)化。
適用場景：
線性 Tri 和 Tet 單元：精度較差，不建議在關(guān)心部位及附近區(qū)域使用，但計算時間少，可用于模型中不重要的區(qū)域。
二次 Tri 和 Tet 單元：精度好，用于模擬任意幾何形狀，但計算時間較多，不適用于接觸分析及大變形大應(yīng)變場景。
修正的二次 Tri 和 Tet 單元：適應(yīng)于接觸分析和大變形大應(yīng)變場景，在 Abaqus/Explicit 中應(yīng)選擇修正的 Tet 單元 C3D10M，在 Abaqus/Standard 中可以選擇 C3D10，但如果有大的塑性變形或模型中存在接觸，也應(yīng)選擇修正的 Tet 單元 C3D10M。
優(yōu)缺點分析：
優(yōu)點：能夠適應(yīng)任意復(fù)雜幾何形狀；網(wǎng)格生成相對容易；修正的二次單元能夠處理接觸和大變形問題。
缺點：線性單元精度較差；二次單元計算成本高；非修正的二次單元不適用于接觸分析和大變形場景；同等數(shù)量單元下，四面體單元的應(yīng)力結(jié)果通常不如六面體單元精確。
使用注意事項：
優(yōu)先選擇四邊形 (Quad) 或六面體 (Hex) 單元，盡量避免使用 Tri 或 Tet 單元，尤其是在線性形式下。
如果必須使用 Tet 單元，應(yīng)選擇二次或修正的二次單元，避免使用線性 Tet 單元。
在 Abaqus/Explicit 中，應(yīng)選擇修正的 Tet 單元 C3D10M，以適應(yīng)接觸分析和大變形場景。
展開 