ansys陶瓷材料仿真的案例
comsol中壓電陶瓷仿真學習-材料篇
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comsol中壓電陶瓷仿真學習-材料篇
因工作內容改變，最近開始自學comsol，希望能從軟件小白的角度分享一些學習經驗。本文主要對壓電仿真分享一下自己的理解。以如下官網案例為例，主要對其中的壓電部分進行講解，由于聲學部分對工作內容并沒有指導意義，因此跳過。
官網案例鏈接（預應力螺栓 Tonpilz 型壓電換能器）：https://cn.comsol.com/model/piezoelectric-tonpilz-transducer-with-a-prestressed-bolt-14535
首先對本案例模型進行簡單介紹：Tonpilz 型換能器用于相對低頻的大功率聲發射。這是聲吶應用中常用的換能器配置。換能器由前輻射頭、后蓋板及堆疊在兩者之間的壓電陶瓷環構成，壓電陶瓷環通過中心螺栓連接。該示例介紹如何包含螺栓預張力的影響。
展開 LS-DYNA陶瓷材料SHPB仿真 ￥19.98
陶瓷材料動態力學性能經常通過霍普金森壓桿實驗獲得，本案例利用LS-DYNA對某陶瓷SHPB實驗仿真。
1、工況設置
陶瓷材料作為脆性材料，端面摩擦對陶瓷材料SHPB實驗影響很大。為消除端面摩擦影響，且樣件長徑比不至于過長，實驗和仿真的陶瓷樣件選取如圖類似的小圓柱。
為簡化仿真，仿真中只有入射桿、陶瓷樣件、透射桿，忽略子彈、波形整形器，墊塊、緩沖桿和吸收桿等部件。通過*LOAD_SEGMENT_SET施加子彈對入射桿的沖擊波，沖擊波波形最好和樣件材料應力應變曲線形狀相似，所以本案例施加的沖擊波形為三角波。
2、實驗結果
實驗和仿真波形如圖，可以觀察出反射波中有明顯的小平臺，說明陶瓷材料樣件兩端已經達到應力平衡。由于陶瓷樣件破碎，使反射波出現了階躍。
陶瓷樣件損傷云圖如下。 在LS-DYNA仿真中，當單元達到陶瓷失效應變時，單元會自動刪除。不同大小的失效應變對仿真結果有顯著影響，須反復調試。過小的失效應變不會造成反射波階躍，反而會使反射波變小；過大的失效應變使樣件端部變形過大而不破碎，與實際不符。反射波和投射波振蕩比較嚴重。
陶瓷材料實驗和仿真破碎形式。盡可能消除端部接觸力造成的影響，且失效應變選擇合適值。
陶瓷材料的力-位移曲線
展開 ANSYS/LSDYNA中的JH-2本構模型參數含義及陶瓷材料的具體參數值
眾所周知，在ANSYS/LSDYNA中JH-2模型適用于模擬大變形材料的力學行為的，用于陶瓷、玻璃、藍寶石等硬脆材料的力學模擬中，JH-2本構模型具有三類參數，分別對應著LSDYNA材料卡片中的三類指標，本構參數眾多，那么對于了解其真實含義至關重要，對此，筆者在查閱文獻基礎下總結了各個參數的準確含義并對其背后的數學公式的前后推導順序做出了總結，如圖1所示。
圖1
文獻中給出了比較權威的關于氧化鋁陶瓷的jh-2本構全部參數，可以對大家對于硬脆陶瓷材料的參數選擇調試提供很大的參考意義，三類陶瓷材料的本構參數如圖2所示。
圖2
展開 ANSYS ACP復合材料鋪層固定機翼蒙皮肋筋仿真，附講解視頻及模型文件 ￥98
在E模塊下雙擊Engenering Data，找到材料數據庫，對模型材料進行設置，添加碳纖維（Carbon Fiber 290）、環氧樹脂（Epoxy Carbon UD 230）和PVC Foa 60材料。
4. 定義材料的彈性模量、泊松比等屬性。
5. 回到mechanical界面，更新材料，確保材料屬性正確加載。
6. 設置材料厚度，因后期ACP還會添加，可以隨意設置，確保系統不報錯即可。
2.3 網格劃分
1. 網格尺寸設置：在ANSYS ACP中，網格劃分是復合材料分析的重要步驟。首先，根據幾何模型的復雜程度，設置合理的全局網格尺寸，確保網格既能捕捉細節又不會過于密集。對于關鍵區域（如蒙皮與肋板接觸處），可進行局部網格加密。使用殼單元（Shell Elements）進行劃分，確保層間應力分析的準確性。劃分后需檢查網格質量，避免畸形單元，確保計算結果的可靠性。實際項目中為了計算準確網格可以劃分得密一些，練習時為提高計算速度可以將網格尺寸設置相對大一些，比如該案例可以設置為10mm。
2. 網格生成：生成網格并檢查網格質量，避免畸形單元或過度扭曲，若網格質量不滿足要求，可通過局部加密或調整尺寸進行優化，確保計算結果準確可靠。
3. 命名選擇：為幾何模型中的特定區域或部件（如蒙皮、肋板等）創建明確的標識，以便在后續分析中快速定位和應用相關設置。可以通過右擊模型，選擇Named Selection，為蒙皮、肋板等部件創建命名（盡量使用英文）。
展開 
ANSYS Granta MDS用于仿真的材料數據 附Ansys GRANTA MDS瀏覽版下載
Granta MDS模塊僅適用于Ansys 2019 R2及其后續軟件版本
從Ansys Mechanical中可輕松訪問用于仿真的材料數據，即GrantaMDS模塊，覆蓋廣泛的材料類型。新數據集來自行業標準的材料數據庫，能提供結構分析所需的材料屬性數據。
該材料數據由Ansys Granta數據產品團隊的材料專家整理并維護。GrantaDesign最初為劍橋大學的一個分支機構，是領先的材料信息和相關軟件技術供應商。Ansys于2019年達成對其收購的最終協議，現已成為Ansys的一部分，Granta用于仿真的材料數據管理模塊（Granta Materials Data for Simulation）擁有可靠的數據來源，包括Granta非常全面的Material Universe數據庫以及來自JAHM軟件公司的JAHM仿真數據集，并持續更新擴展數據覆蓋范圍。
主要特征：
? 覆蓋極其廣泛的材料類型，如金屬，塑料，陶瓷，流體，半導體，
PCB層壓板，磁性材料，木材，復合材料，玻璃和泡沫
? 高度集成：無需離開Ansys Mechanical或Ansys Electronics
Desktop界面，即可查找所需材料數據并立即使用
? 超過700個詳細的數據手冊表，介紹了物理，電氣和磁性屬性
以支持Ansys仿真過程
?針對所有材料包含以下室溫材料屬性：
- 線性、各向同性彈性（楊氏模量與泊松比）
- 故障（拉伸屈服強度和拉伸最終強度）
- 熱機械（熱膨脹系數）
- 熱（熱導率和比熱容）
- 電氣（電阻率）
? 多種材料包括溫度變化屬性
? 多種金屬材料還具有雙線性和多線性硬化數據
Granta MDS用于仿真的材料數據集中的每個數據表都代表一種通用材料類型，而不是某個材料生產商的特定產品。
展開 Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析
11月11日，Ansys官方『Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析』研討會為您展開介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM，感興趣的下滑預約學習??
時間：11月11日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：
本次網絡研討會主要介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，聚焦于超彈性本構的選取、基于測試數據的材料參數擬合、非線性計算設置與收斂性調試等關鍵技術。 此外，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM。
講師：
韓鎮澤 | Ansys高級應用工程師
具備多年結構有限元仿真在不同領域的應用經驗。專注于PCB封裝結構可靠性方案，以及消費電子、半導體等行業應用。主要負責產品：Mechanical，Sherlock，PolymerFEM。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
(web: https://s.jishulink.com/ObT0WL)
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技術鄰簡介：
技術鄰，是一家深耕工科制造業領域逾二十年的專業技術平臺。
我們的服務覆蓋力學、機械、材料、航空、交通運輸、電子電氣、通信、化工、能源、船舶、冶金、建筑土木、水利測繪等眾多專業方向。以CAE仿真為特色和入口，在結構、流體、電磁、熱動力學、工藝、聲、光及加工工藝等領域，擁有深厚的專家資源和項目經驗。累計幫助1200+企業解決制造業研發困擾，100萬+工程師提升專業能力。
展開 ANSYS ACP 復合材料鋪層無人機結構仿真，附帶詳細講解視頻和案例模型 ￥158
涉及ACP復合材料鋪層，后處理等相關設置方法。過程詳細，結果合理。相關復合材料鋪層均可使用該文檔方法設置完成。
附帶詳細講解視頻和案例模型
復合材料因其高比強度、可設計性強等特點，在無人機輕量化結構中應用廣泛。本文基于ANSYS軟件平臺，詳細闡述復合材料無人機結構仿真的全流程操作，涵蓋幾何處理、材料定義、鋪層設計、載荷施加及結果驗證等關鍵環節。通過本文，用戶可系統掌握復合材料結構仿真技術，優化無人機設計，確保結構安全性與可靠性。
幾何模型預處理
抽殼處理（Shell Extraction）無人機結構多為薄壁殼體，需將實體模型轉換為殼單元以提升計算效率。操作路徑：Geometry > 右鍵部件 > 選擇“抽殼”，輸入設計厚度（如0.2mm）。
注意事項：抽殼后需檢查面法向方向（Tools > 面法向），確保所有面外法向一致，避免后續分析中出現應力方向錯誤。對于多曲面模型，抽殼可能導致局部厚度不均，需通過“偏置面”功能手動調整。
細節簡化，刪除非關鍵特征：移除直徑小于2mm的孔、倒角及裝飾性結構（選中孔邊緣 > Delete）。
合并面：針對相鄰面片，使用“合并面”工具（Tools > 合并面）消除微小間隙或尖角。案例：機翼與機身連接處常存在微小面片，合并后可提升網格質量。若模型關于XY平面對稱，可僅處理單側結構，再通過鏡像生成整體（Tools > 鏡像）。鏡像驗證：鏡像后需檢查對稱面是否完全貼合，避免因公差導致網格不連續。
刪除冗余部件，移除內部支撐管、非承重連接件等，僅保留主承力結構。示例：無人機起落架安裝座若與靜力分析無關，可直接刪除以簡化模型。
接下來我們將進行建模處理，首先打開軟件，主要工作是劃分網格并進行命名。
展開 免費試用 | Ansys Granta：準確的材料數據助力高精度仿真
Ansys 免費試用計劃又添一款新產品！現在提交申請即可享受Ansys Granta MDS (Materials Data for Simulation) 90天免費試用，該產品作為集成在Ansys旗艦產品中的材料庫至今在各行業獲得廣泛應用，申請試用深入了解如何使用MDS快速優化設計，使產品性能和效率最大化。
Ansys Granta MDS (Materials Data for Simulation) 為您開啟全新材料數據管理，體驗如何快速利用高達2,600多種仿真備用的材料直接嵌入求解器，便捷地應用于仿真任務中。
展開 基于FE-SPH耦合的算法采用ANSYS/LSDYNA仿真磨粒磨削硬脆材料的裂紋仿真方法總結 ￥9.99
30angle 裂紋云圖
30angle 沿深度方向的裂紋分布云圖
調試許久的金剛石磨粒磨削硬脆材料引起的裂紋延伸擴展云圖終于有了一定的進展，紀念一下。2021-12-7.
PIDO智能仿真 | Ansys Mechanical聯合optiSLang實現材料參數標定
Ansys optiSLang作為目前業界領先的多目標/多學科優化工具包，其優化功能已經眾所周知，然而今天要跟各位聊的是Ansys optiSLang提供的模型標定功能，能夠結合試驗數據擬合模型不確定參數，從而獲得高精度仿真模型和方式，為仿真標準化奠定基礎。
Ansys Speos | material library 材料庫提升仿真效率
概述
Speos 在不斷更新細節功能的同時，不斷地優化材料屬性應用過程，旨在幫助用戶在相同的項目或是不同的項目之間通用材料屬性定義，甚至擴展到公司內部不同的設計人員之間數據的通用，減少光學材料屬性定義花費時間，提升工作效率。Material library 可以將材料屬性編輯為 *.sml 文件，該文件包含材料屬性的命名列表，并且每個定義材料都鏈接材料屬性，使用僅需點擊應用材料到幾何體即可完成材料屬性的定義，簡化項目準備工作，更快速管理替換材料。
使用方法
Material library 分為創建和使用兩部分，可以基于項目創建 library，然后將 library 應用在其他仿真項目，或是建立通用 library 應用于其他仿真項目，下面詳細講述 library 的創建和使用方法。
Material library 的創建
1.創建 material library 材料庫從一個打開的已定義材料屬性的項目中導出所有材料屬性為一個 *.sml 文件，以便與其他項目共享。Material library 以 *.sml 文件形式存在，包含 VOP、SOP、FOP 和 texture 的全部定義信息。
2.在 Speos Simulation 樹中，從仿真項目中導出所有材料，右鍵單擊材料 material，或是從仿真項目中導出一些材料，選擇想要的材料，然后右鍵單擊創建材料庫 export as material library。
3.選擇 Material library 保存的位置，并且 name 命名材料庫，copy 材料屬性文件到 input 文件夾，使用時 *.sml 需和 input 文件一起打包。
展開 
7/20 Ansys Mechanical 短纖維復合材料結構仿真解決方案
Ansys Mechanical 2021R1最主要的功能更新在于短纖維復合材料仿真流程的全面完善，短纖維復合材料結構在汽車零部件、電子消費產品等領域擁有極為廣泛的應用。Ansys Mechanical 2021R1填補了短纖維增強復合材料注塑成型和結構模擬之間溝壑，這一新的工作流程使短纖維增強塑料的模擬比以往任何時候都更容易和更快。 Ansys 2021 R1最新版本的Ansys Mechanical能夠模擬注塑塑料的真實和復雜細節，如纖維的方向和零件中存在的注塑應力。這將大大提高結構開發的準確性。
本直播將介紹在Ansys Mechanical中開展短纖維注塑結構強度、振動特性分析的流程、方法及Demo。
展開 ANSYS復合材料仿真分析及其在航空領域的應用
二.ANSYS復合材料仿真技術及其在航空領域應用
復合材料具有各向異性、耦合效應、層間剪切等特殊性質，因此復合材料結構的精確仿真，已成為現代航空結構的迫切需求。
許多CAE程序都可以進行復合材料的分析，但是大多程序并沒有提供完備的功能，使復合材料的精確仿真難以完成。如有些程序不提供非線性分析能力，有些不提供層間剪切應力的求解能力，有些不提供考慮材料失效破壞繼續計算能力等等。ANSYS作為一款著名的商業化大型通用有限元軟件，廣泛應用于航空航天領域，為飛機結構中的復合材料層合結構分析提供了完整精確的解決方案。
1.復合材料的有限元模型建立針對飛機結構中的復合材料層合板、梁、實體以及加筋板等結構類型，ANSYS提供一種特殊的復合材料單元———層單元，以模擬各種復合材料，鋪層數可達250層以上，并提供一系列技術模擬各種復雜層合結構。復合材料層單元支持非線性、振動特性、熱應力、疲勞斷裂等各種結構和熱的分析功能和算法。
2.復合材料的層合結構定義：
鋪層結構：ANSYS對于每一鋪層可先定義材料性質、鋪層角、鋪層厚度，然后通過由下到上的順序逐層疊加組合為復合材料層合結構；也可以通過直接輸入材料本構矩陣來定義復合材料性質。
板殼和梁單元截面形狀：ANSYS利用截面形狀工具可定義矩形、I型、槽型等各種形式；還可以定義各種函數曲線以模擬變厚度截面。
3.特殊層合結構的模擬：
變厚度板殼鋪層切斷：將切斷的某鋪層厚度定義為零，即可模擬鋪層切斷前后的板殼實際形狀。
不同鋪層板殼的節點協調：ANSYS板殼層單元的節點均可偏置到任意位置，使不同鋪層數板殼的節點在中面或頂面、底面對齊。
蜂窩/泡沫夾層結構：ANSYS通過板殼層單元來模擬夾層結構的特性，夾層面板和芯子可以是不同材料。
展開 ICME | Schr?dinger攜手Ansys實現多尺度仿真，以應對材料至系統挑戰
本文原刊登于Ansys.com：《Ansys and Schr?dinger Partner to Enable Multiscale Simulation》
作者：Adarsh Chaurasia | Ansys高級應用工程師
編輯整理：鄭偉巍 | Ansys高級應用工程師
通過納米、微觀和宏觀尺度的仿真，產品開發團隊可以將設計優化提升到全新水平
隨著產品開發團隊面臨日益復雜的挑戰（包括對更高可持續性的需求），人們對材料重要性的認知也在不斷提高。從可再生能源電網到綠色交通，我們面臨的大量最緊迫的工程挑戰都倚賴于發現或創造正確的材料。
過去，材料發現、材料生產團隊和產品工程團隊很大程度上都是獨立運作的，在自上而下的產品驅動型材料需求和自下而上的材料選擇過程中，他們相互之間僅進行少量的知識交流。這種脫節的情況，一直是將新材料引入商業產品的一大關鍵限制因素。
包括NASA在內的領先科研機構早就認識到，要加速新興工程技術的發展，就需要將快速材料發現與產品開發過程緊密結合起來。原則上，這將要求工程界從目前在材料與系統設計中采用的分散的、物理試驗為主導的方法，轉向高度依賴數值分析平臺的、更集成化的方法。
而實現這一愿景的途徑簡稱集成計算材料工程（ICME）。ICME涵蓋了實現這一轉型所需的廣泛解決方案和產品。具體而言，其需要通過不同尺度的計算力學求解器，來了解材料成分和結構屬性關系如何影響其在不同工作條件下的物理屬性和產品響應。此外，還有機器學習（ML）等新技術驅動因素，其可助力數據分析構建數學結構與屬性的關系。
更廣泛地說，從預測材料行為的數值求解器到預測物理產品響應的求解器，都需要實現集成化的項目統籌。
展開 交流-ANSYS橡膠材料超彈性本構模型和粘彈性性能仿真和試驗
交流-ANSYS橡膠材料超彈性本構模型和粘彈性性能仿真和試驗
最近在搞橡膠這個方向，單軸拉伸試驗和動態DMA，研究橡膠次本構模型
有研究橡膠超彈性。粘彈性性能的朋友可以聯系，互相交流學習、答疑。
Q254958758
