ansys薄板變形的案例
Abaqus薄板彎曲變形分析實
本文采用Abaqus/Standard求解器，進行薄板彎曲變形分析，用以簡單展示ABAQUS接觸建模及其分析功能。
1、 計算模型
如圖1所示，懸臂梁左端受剛性模具固定，右端受移動模具下壓產生變形。
2、 有限元模型
建立有限元模型，創建穩態分析步，分析薄板和剛性表面間的接觸，平板使用實體平面應變單元CPE4I, 該單元沿板厚方向只需要一個單元即可以準確模擬彎曲行為。剛性表面以解析剛性面模擬。
3、 接觸建立
ABAQUS中，接觸的一般需要三個步驟。
首先定義接觸表面。剛性表面一般作為接觸對的主面，本例中將剛性模具的面定義為主面，薄板面為從面。
進而定義接觸對。選擇發生接觸的主從面定義為接觸對。
最后定義接觸屬性。包括接觸類型，以及摩擦系數等相關接觸參數。本例選擇無摩擦的光滑接觸屬性。
本案例共包括三個接觸對，分別為三個剛性模具與薄板之間的接觸。
完成接觸設定后，對模型設定相關邊界條件：上下模具完全固定，沖頭向下移動60mm。薄板左端固定。
在此邊界條件下，沖頭向下移動時，薄板上的三個接觸對發生作用，使得薄板右端發生彎曲。
4、 接觸輸出
接觸設定中，對于多有表面的接觸信息，可以設定接觸應力、接觸位移等接觸輸出信息。
5、 分析結果
如圖所示，計算完成后薄板發生預想彎曲。案例設定了接觸應力輸出，接觸應力包括接觸壓力、摩擦剪切力的輸出，均可以在后處理中進行相應結果顯示。圖中所示云圖所示為接觸壓力云圖。
展開 技術 | 薄板單面密集焊縫焊后彎曲變形分析
摘要
針對2 mm的316L薄板單面密集焊縫結構，采用數值模擬的方法分析了兩種焊接方案下的薄板焊接彎曲變形. 利用高度測量裝置建立了薄板彎曲變形測量方法，進行了兩種焊接方案的工藝試驗，對焊后彎曲變形進行了測量. 在此基礎上，對數值模擬和工藝試驗的結果進行了對比. 結果表明，薄板單面密集焊縫結構焊接后呈船形變形，拉通焊彎曲變形中心接近于板中心，而兩端向中間焊彎曲變形中心偏向板的先焊位置. 兩端向中間焊在長度方向彎曲變形量小于拉通焊，兩端向中間焊的焊接方案較優.
20世紀90年代以來，發達國家在軍事制造和工業生產中，薄板鋼材的使用情況日益劇增. 板厚的減薄能節約材料，減輕產品質量，但給焊接生產帶來了不小的難題. 2 mm以下薄板焊接過程中，存在容易燒穿、變形大、焊縫成形不良等問題. 薄板剛度小，焊接過程中易產生彎曲變形，甚至失穩發生波浪變形，從而嚴重影響焊接結構的精度和質量，導致產品質量隱患. 薄板單面密集焊縫結構在薄板的單面密集分布著多條焊縫，其焊接變形具有復雜性、多元性. 多條焊縫的焊接順序、焊接方向選擇直接影響到薄板焊后形狀，控制不當極易引起產品質量隱患. 合理的設計薄板焊接順序方案，對于控制薄板焊接變形和薄板結構的安全應用非常重要.
Q
&
A
1.試驗方法
1.1 薄板單面密集焊縫結構
一種典型的薄板單面密集焊縫結構，其模型示意圖如圖1所示.
圖1 模型示意圖
薄板尺寸為260 mm×50 mm×2 mm的316 L不銹鋼，在其單面兩側四個邊沿對稱密集分布著四條焊縫.
展開 薄板單面密集焊縫焊后彎曲變形分析
摘要 針對2 mm的316L薄板單面密集焊縫結構，采用數值模擬的方法分析了兩種焊接方案下的薄板焊接彎曲變形. 利用高度測量裝置建立了薄板彎曲變形測量方法，進行了兩種焊接方案的工藝試驗，對焊后彎曲變形進行了測量. 在此基礎上，對數值模擬和工藝試驗的結果進行了對比. 結果表明，薄板單面密集焊縫結構焊接后呈船形變形，拉通焊彎曲變形中心接近于板中心，而兩端向中間焊彎曲變形中心偏向板的先焊位置. 兩端向中間焊在長度方向彎曲變形量小于拉通焊，兩端向中間焊的焊接方案較優.
20世紀90年代以來，發達國家在軍事制造和工業生產中，薄板鋼材的使用情況日益劇增. 板厚的減薄能節約材料，減輕產品質量，但給焊接生產帶來了不小的難題. 2 mm以下薄板焊接過程中，存在容易燒穿、變形大、焊縫成形不良等問題. 薄板剛度小，焊接過程中易產生彎曲變形，甚至失穩發生波浪變形，從而嚴重影響焊接結構的精度和質量，導致產品質量隱患. 薄板單面密集焊縫結構在薄板的單面密集分布著多條焊縫，其焊接變形具有復雜性、多元性. 多條焊縫的焊接順序、焊接方向選擇直接影響到薄板焊后形狀，控制不當極易引起產品質量隱患. 合理的設計薄板焊接順序方案，對于控制薄板焊接變形和薄板結構的安全應用非常重要.
1.試驗方法
1.1 薄板單面密集焊縫結構
一種典型的薄板單面密集焊縫結構，其模型示意圖如圖1所示.
展開 日本微細加工技術：0.05mm薄板焊接不變形
總部位于靜岡縣富士市的日本松田公司，利用光纖激光焊機，實現了不會變形的0.05mm極薄板厚的微焊接。
0.05mm被精密界的朋友親切地稱為：【5個絲】
1mm分100絲，頭發有7到8絲，那么，5個絲就比一根頭發還細。
要知道，在一般用于微焊接的YAG(釔鋁石榴石)激光焊機中，要想不變形，極限厚度范圍為0.5~0.8mm。
而這次，0.05毫米，還能做到【不變形】，可以說是厲害到爆表的技術了。
那么，松田為啥要搞出這么一個技術呢？
原來，以往技術開發者有兩個共同的煩惱：
第一，好不容易設計出來了，但是變形到拿不出手：焊接是接合金屬的施工方法，但是【變形】的問題常常困擾操作人員。金屬加熱溶解結合，這一道下來，無論如何都會產生高溫引起的變形。材料的厚度越薄，問題就越明顯。
小編還特意學習了一下什么叫焊接變形，自我感覺實在是，太敬業了：
焊接過程中被焊工件受到不均勻溫度場的作用而產生的形狀、尺寸變化稱為焊接變形。隨溫度變化而變化的稱為焊接瞬時變形；被焊工件完全冷卻到初始溫度時的改變，稱為焊接殘余變形。
第二，成本高昂，無法做到產品化：焊道熔填金屬成本的估算由于變數多，工作較復雜。隨著人員工資以及作業成本的升高，相對的也必須考慮選擇如何使焊件獲得最好作業效率的焊接方法。通常人工與銷管成本，大約估占整個焊接成本的85%。而日本松田的新型微焊接技術，則解決了以上難題。
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ABAQUS低碳鋼薄板單道堆焊焊接變形的數值模擬 ￥5
ABAQUS低碳鋼薄板單道堆焊焊接變形的數值模擬
技術 | 解決薄板不銹鋼焊接變形、燒穿的幾個方法要點
薄不銹鋼焊接最棘手的問題就是焊穿、變形
不銹鋼薄板拘束度較小?在焊接過程中受到局部加熱、冷卻作用?形成了不均勻的加熱、冷卻?焊件會產生不均勻的應力和應變?焊縫的縱向縮短對薄板邊緣的壓力超過一定值時?即會產生較嚴重的波浪式變形?影響工件的外形質量。
解決不銹鋼薄板焊接時燒穿、變形的主要措施有：
1、嚴格控制焊接接頭上的熱輸入量?選擇合適的焊接方法和工藝參數(主要有焊接電流、電弧電壓、焊接速度)。
2、通常對薄板焊接一般采用較小的噴嘴，但我們建議盡量采用大的噴嘴直徑，這樣使焊接時的焊縫保護面大一些，能有效且較長時間隔絕空氣，使焊縫形成較好的抗氧化能力強。
3、用φ1.5鈰鎢極棒，磨削的尖度要更尖，且使鎢極棒伸出噴嘴的長度應盡量長些，這樣會使母材更快的熔化，也就是說熔化溫度上升更快，溫度會更集中，能使我們對需要熔化的位置盡可能快的熔化，且不會讓更多的母才溫度上升，這樣使材料的內應力發生變化的區域變小，最終也使材料的變形也會減少。
4、裝配尺寸力求精確?接口間隙盡量小。間隙稍大容易燒穿?或形成較大的焊瘤。
5、必須采用精裝夾具?夾緊力平衡均勻。焊接不銹鋼薄板關鍵要注意:嚴格控制焊接接頭上的線能量?力求在能完成焊接的前提下盡量減小熱量輸入?從而減小熱影響區?避免上述缺陷的出現。
6、選擇合理的焊接順序，對于控制焊接殘余變形尤為重要，對于對稱焊縫的結構，應盡量采用對稱焊接；不對稱的結構，則采用先焊焊縫少的一則，后焊焊縫多的一側。使后焊的變形足以擬消前一側的變形，以使總體變形減小。
7、不銹鋼薄板最好的是激光焊0.1MM都可以焊接?激光光點大小任意調節?能夠很好的把控。變形比本上也是沒有的。
展開 基于ANSYS經典界面的帶孔薄板的自適應網格劃分
ANSYS的自適應網格劃分解決了這個難題。不過該技術還存在諸多限制。例如只能用于線性靜力學結構分析和線性穩態熱分析等，不過這種限制，隨著ANSYS版本的更新，在逐漸減少。希望隨著ANSYS的發展，最終能夠對于任意的分析都能夠做到這一點，這對于用戶來說無疑是相當重要的，我們翹首企盼好了。
本文轉自宋博士的博客，分享學習
ANSYS Workbench——大變形和塑性變形
大變形.pdf
金屬塑性.pdf
ANSYS Workbench——大變形和塑性變形
[forum.simwe.com]金屬塑性.pdf
[forum.simwe.com]大變形.pdf
Ansys Workbench 估計圓柱面受力變形后的圓柱度 ￥10
利用matlab的自動優化求解極值的強大計算能力，構建圓柱度目標函數，評估原始圓柱面和變形后圓柱面的，圓柱度。
1、 打開matlab后將工作目錄選擇到附件的matlabProcess文件夾，選擇mainProcess.m右鍵“運行”。
2、 運行程序后彈出txt文件選擇框，選取仿真求解后處理生成的cyFace1.txt文件，即可。
3、 稍等片刻即可在命令欄內顯示圓柱度評估結果。Output值共兩行，第一行為初始圓柱面在變形前評估的圓柱度結果。第二行為cyFace面在受力變形后評估的圓柱度結果。并且顯示兩個散點圖，左側圖為初始圓柱面（紅色和綠色線表示選定A/B點）；右側圖為變形后的圓柱面，中心黑色線，為程序估計的圓柱面中心軸線。
附錄1：Command命令，在結果后處理中，提取cyFace#面的每個節點的原始坐標和變形量。（每次APDL命令內容無需更改，計算完成后會在對應的目錄文件夾下生產cyFace#.txt文檔）
!*******選擇圓柱面組******導出節點編號，坐標位置，變形量，變形后的節點位置
!*******圓柱面組命名規則cyFace(NUM)*******
!*******設定face面的個數faceCount
*set,faceCount,ARG1 !由屬性欄參數定義監測面的個數
!*set,faceCount,2
!*******main process
finish
/post1
set,last
*do,iFace,1,faceCount
*set,surfaceName,'cyFace%iFace%'
!*set,surfaceName,'face1'
allsel
cmsel,s,%surfaceName% !
展開 Ansys Workbench 膠粘凝固過程，變形等效仿真 ￥15
問題：
最近遇到一個仿真項目：一個光滑薄板粘貼在基板上，要求評估膠粘凝固后平面的變形量。作為一位結構仿真工程師，關于膠粘凝固過程的仿真——膠水由液態變為固態，似乎和結構仿真沒什么關系，自己也不知道如何進行計算。所以就查詢了deepseek和豆包，然后就知道了ansys官方已經針對該問題設計了一個ACT插件專門用于模擬膠粘凝固過程的仿真： ACCS Ansys Composite Cure Simulation （收費插件，人窮志短買不起，哎！）
然后就查詢了一些關于膠粘過程的論文，其中“車身制造用鋁合金-鋼膠接接頭固化變形及固化失效機理研究-朱曉搏”寫的比較詳細，指出膠粘過程大致階段如下，詳細內容請參考原文。
? 第一階段：從開始加熱起始直至溫度升高到膠層的凝膠點結束。在這一階段中，膠層為粘流態，表現為高粘度的流體。
? 第二階段從膠粘劑凝膠開始，經歷整個保溫階段至溫度下降到玻璃化溫度為止。整個階段，膠層處于高彈態。這一階段是整個固化過程中膠層屬性最為復雜的階段。包括膠層固化反應收縮和溫度、膠層狀態等多方面因素共同影響。
? 第三階段由玻璃化溫度開始直至膠層溫度冷卻至室溫。在此階段中，膠層完全固化，處在玻璃態，其物理屬性只與溫度相關。在此狀態下，膠層的鏈段被凍結，變形能力很小，具有較高的模量。
這里結合當前工作需求和實際狀態，以上述論文中的膠粘凝固過程為基礎，嘗試了一個偷懶的仿真方式。其中論文中的第一階段，膠層為流體狀態，結構變形應力，不予考慮；論文中的第二階段，這里只考慮膠層的固化反應體積收縮，其余不考慮。同時該階段膠層材料的物理屬性由固化后屬性按比例衰減估計；論文中的第三階段則為降溫體積收縮過程。所以，本文針對膠粘固化過程的仿真變為兩個階段。
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ANSYS增材制造的變形補償
ANSYS exaSIM? 是一系列金屬增材制造（AM）仿真工具，有助于深入了解關于激光粉末熔融的復雜物理現象。exaSIM 能針對殘余應力、變形和構造失敗生成實用的解決方案，使用戶能夠實現部件容差，避免構造失敗，同時盡可能減少試錯試驗和應力消除熱處理。STL 文件能自動進行變形補償，以抵消部件生產過程中出現的變形。
本案例研究展示了如何使用 exaSIM 變形補償功能，根據制造過程中預測的應變對部件的 STL 文件進行反向變形。當使用補償后的 STL 文件生產部件時，在構建過程中部件會逐步變形成正確的形狀。
精確的基于路徑的關鍵路徑時序
當采用激光熔融金屬粉末時，收縮應變會隨著每個位置的熔融和冷卻而積累。這些應變會產生應力，使部件變形與預期的形狀背離。變形的大小取決于幾何結構、過程參數和材料。exaSIM 能仿真構建過程，利用逐層應變的積累來預測變形。此信息可用來評估特定的幾何結構和支撐結構如何影響組件的最終形狀。
自行車立管實例
GRM Consulting和BCIT提供了一種拓撲優化的自行車組件：
Renishaw 在 AM250 系統上使用鈷鉻合金構建了該部件。仿真顯示，減震架在從襯底上移除之后存在顯著的變形。一共構建了兩個部件（一個有進行補償，一個沒有進行補償），以測試 exaSIM 的預測功能和變形補償工具。
仿真和構建細節
研究人員利用exaSIM Advanced 和 Ultimate 中的各向異性掃描模式應變功能預測變形。構建參數和仿真假設如下表中所示。執行第一次仿真時，為機器 / 材料/過程參數組合確定合適的應變比例因子（SSF）。
展開 基于Ansys Workbench的大變形旋轉分析 ￥14.9
一 分析背景
塑料齒輪、棘輪或者卡扣結構，往往伴隨著大變形、旋轉位移、高泊松比等情況。仿真中的難題主要有：
1.如何方便地施加旋轉位移？
2.如何處理大變形、高泊松比導致的網格畸變？（網格，接觸算法，非線性算法，單元類型等）
3.如何后處理？（力矩提取，應變處理）
本案例做了以下模型（簡陋又不失細節的模型），黃色塊繞著圓柱中心轉動，綠色的齒受到擠壓。仿真計算齒能承受的最大破壞力矩，或者安全情況下所能承受的力矩。
圖一 塑料齒輪模型
二 分析過程
注意，在這個模型中，我把所有能夠提高收斂性的方法都加上了。一般情況下是不需要的。
2.1 建模及幾何設置
模型如圖一，然后設置Geometry的Element Control為Manual。
然后設置幾何體為減縮積分模型（主要針對大變形幾何）。
圖二 手動單元控制
展開 ANSYS WORKBENCH大變形與彈塑性
ANSYS WORKBENCH大變形與彈塑性
Ansys Workbench初始變形+預應力釋放仿真（含ACT插件） ￥20
而兩個靜力模塊可以傳遞變形后的幾何，但是不能傳遞預應力。
問題示例大致如下：
板子初始是平板狀態，安裝后工作狀態是貼合一個弧面，并通過四個支點進行連接固定，板子安裝后存在回彈力。
現在需要評估板子安裝變形預應力狀態下，連接面的回彈力。
仿真思路：
仿真對象是一個有初始應力的彎曲板，但是曲面形狀實際可能不是正常弧線而是曲面。
因此仿真步驟大致需要兩步：
第一、初始平板變形為曲面形狀，提取板子的應力狀態；
第二、板子在預應力狀態下產生彈性回復力，查看彈性回復力在連接位置的大小。
第一步的仿真方法：
模擬擠壓形式，在初始平板兩側使用變形后的彎曲板進行擠壓變形。
擠壓變形
第二步的仿真方法：
加載板子的變形預應力，按裝配狀態連接，計算連接處的彈性變形力。
但是：在第一步加載的時候就不是很容易實現。兩個夾層面需要設定接觸面進行接觸非線性仿真，經常發生接觸面穿透現象，需要小載荷步，多次調試。
即使擠壓方式沒有穿透，應力分布也不是很均勻。
此處先擱置擠壓法的計算過程不提，假設已經獲得預期的初始變形應力。
繼續進行第二仿真步，傳遞板子的預應力狀態；
預應力的傳遞方法在微信公眾號文章：“ansys分析中如何考慮殘余應力影響？”中提及了兩種方法，這里分別測試如下：
方法一：使用external Data模塊
首先，在步驟一初始板子變形，有正確應力分布的結果中，分別提取X、Y、Z、XY、YZ、ZX六個方向的法向應力和切向應力。
需要注意的是：
六個方向的應力導出文件需要修改節點坐標位置，不然映射應力會不準確。
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