ansys材料改變的案例
ANSYS如何在荷載步之間改變材料屬性
很多朋友在做實際工程項目分析時，可能會遇到如下情況，結構材料屬性會隨著結構荷載的變化而變化，也或者結構在加載到一定程度后，改變某些組件的材料屬性。
部分同學的想法是在計算到這種情況下直接改變材料的屬性，然而此種做法帶來的后果便是前面計算的結果根本對后續無用，那么在ANSYS中如何實現這種在荷載步之間改變材料屬性呢？
今日水哥以一個簡單的例子來說在荷載步之間改變材料屬性的大概思路（其實就是利用ANSYS的重啟動功能），僅供朋友們參考。
某截面尺寸為100x100的柱子，長度500，頂端受均布荷載作用，假定結構的極限位移限制為4mm，結構初始均布荷載為10MPa，分20步加載，每步加載10MPa，結構初始彈性模量為2Gpa,極限彈性模量為20Gpa,當結構位移大于極限位移的0.5倍時，材料的彈性模量會線性增加，試采用ANSYS分析此類情況。
命令流如下：
finish
/clear
/prep7
!初始彈性模量
FF0=10
!極限位移
ucC=4
!總共荷載步
nstnumber=20
!初始彈性模量
EX0=2.0e3
!極限彈性模量
EXU=2.0e4
!結構最大位移
UZmax=0
!==============
et,1,solid95
mp,ex,1,ex0
mp,prxy,1,0.3
blc4,,,100,100,500
esize,10
vmesh,all
!===============
/solu
!輸出Restart文件
rescontrl,define,all,-1,1
da,1,all,0
finish
save
!分步加載
*do,i,1,nstnumber
/solu
!
展開 ANSYS在荷載步之間改變材料屬性例子
ANSYS在荷載步之間改變材料屬性例子
! Example of modify material between load steps in ANSYS
! 材料泊松比隨荷載增加而逐步增大
! 作者：陸新征 清華大學土木系
! Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University
[Money=50]
FINISH
/CLEAR
/PREP7
FORCE=1. !初始荷載
FC=30. !極限荷載
NSTEP=30 !加載步數
EMU0=0.2 !初始泊松比為0.2
EMUU=0.499 !最終泊松比為0.499
SVM=0. !VON MISES應力
!*
ET,1,SOLID45
!*
!*
MP,EX,1,30E3
MP,NUXY,1,EMU0
!建立模型
BLC4,0,0,100,100,100
ESIZE,100,0,
VMESH,ALL
/SOLU
!輸出RESTART文件
RESCONTRL,DEFINE,ALL,-1,1
NLGEOM,1
D,2,ALL
D,4,UY
D,5,UY
D,6,UY
D,5,UX
FINISH
SAVE
!分步加載
*DO,I,1,NSTEP
FINISH
/SOLU
!使用重啟動功能
*IF,I,GT,1,THEN
ANTYPE,,REST,
PARRES, CHANGE , PARAM, TXT,
*ENDIF
! 如果荷載超過強度的50%，則線性提高泊松比
*IF,SVM,GE,FC*0.5,THEN
MP,EX,1,30E3
MP,NUXY,1,EMU0+(EMUU-EMU0)*(SVM/FC-0.5)/0.5
*ENDIF
!得到下一步荷載
FORCE=FORCE+1
!
展開 改變世界的6種建筑材料
納米材料可以實現這項技術，涂有納米顆粒的混合物，使材料能夠排斥水，油和污垢。
2.自我修復材料
所有材料都會在一段時間內受到損害，有時，修復結構上的小裂縫，需要侵入式的方案，因為修補它可能會導致不必要的結構破壞。使用自愈材料，這個問題便不會再存在，自修復的金屬，混凝土和外墻可以改變建筑物的預期壽命，從長遠來看，大大的降低了維護成本。
自愈合混凝土背后的技術是將芽孢桿菌細菌混合到混凝土中，當與形成破裂時混合物中包封的乳酸鈣接觸時，產生石灰石，填充裂縫。細菌可以在混合物中處于休眠狀態長達200年，使其成為一種相對長期的解決方案。另一方面，自愈合金屬不能治愈主要的結構裂縫; 它可以修復可能在未來損害結構完整性的微觀裂縫。在降低維護成本方面，充滿納米材料的自我修復外墻也是有益的。
3.穩態外墻
該立面系統可根據外部條件（如光線和熱量）進行調整，以幫助建筑物保持所需的內部條件，即所謂的“仿生學”。該系統由一個由雙層玻璃幕墻包裹的介電材料（一種對電脈沖起反應的聚合物）制成的帶組成。材料的兩面都涂有銀，它反射光線并將電流分布在材料表面，使其可以根據建筑物的需要變形。
4.生物塑料
塑料是世界上污染最嚴重的元素之一，主要由于其緩慢的生物降解。生物塑料或生物聚合物由藻類，纖維素和各種可再生生物質資源制成。它的有機性使其在丟棄后更容易降解，使其成為用化石燃料制成的塑料的綠色替代品。生物塑料可用于包層，結構元件和其他建筑輔助結構。
展開 中科院物理所《JAC》：可以自發改變顏色的金屬材料！
因為該氧化層的厚度在產品的使用過程中不會改變，所以這項技術所實現的產品顏色在使用過程中是固定的。
最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理實驗室的博士研究生王朋飛，在導師孫永昊特聘研究員和白海洋研究員的共同指導下，與來自中科院物理研究所、中國科學院大學、錢學森空間技術實驗室和楊伊萬格利斯達浦金野大學的科研人員合作，發現了一種可以在自然條件下自發改變顏色的金屬材料。這種金屬材料的表面顏色幾乎每周一變。該材料色澤均勻明亮、其表面在磨損后能自行修復重現顏色，且在紫外光下具有熒光效果。
這種金屬材料的可以自發改變顏色特性來自于該合金在室溫條件下持續且不中斷的自發氧化。這是一種由稀土元素鈰作為主要組元的非晶合金。它由于鈰的化學活性所以在室溫下有高的氧化速率，由于非晶結構中均勻的缺陷分布，所以避免了如多晶合金中因局域缺陷位置快速氧化所帶來的銹斑，使得非晶合金的表面氧化層厚度均勻。研究人員通過在鈰基非晶合金中摻雜釔，可以加快該金屬材料在自然條件下的變色，實現了對其變色速率的調節。圖一展示了不同含量的釔摻雜對材料顏色的影響和熒光效應；圖二展示了該金屬材料的顏色隨時間的變化規律；圖三展示了非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金在氧化和顏色上的差異。
圖一：不同釔元素摻雜的彩色金屬玻璃宏觀光學照片和光致發光現象。
圖二：(a)無、(b)有釔元素彩色金屬玻璃顏色隨時間變化規律。
圖三：高純鈰、非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金的氧化動力學行為；非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金經氧化后的光學照片。
物理所汪衛華院士領導的非晶合金團隊在稀土基非晶合金的基礎和應用研究上具有近二十年的豐富經驗。主要成果曾多次發表在Phys. Rev. Lett.、Nat.
展開 
發現一種可以在自然條件下自發改變顏色的金屬材料！
因為該氧化層的厚度在產品的使用過程中不會改變，所以這項技術所實現的產品顏色在使用過程中是固定的。
最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理實驗室的博士研究生王朋飛，在導師孫永昊特聘研究員和白海洋研究員的共同指導下，與來自中科院物理研究所、中國科學院大學、錢學森空間技術實驗室和楊伊萬格利斯達浦金野大學的科研人員合作，發現了一種可以在自然條件下自發改變顏色的金屬材料。這種金屬材料的表面顏色幾乎每周一變。該材料色澤均勻明亮、其表面在磨損后能自行修復重現顏色，且在紫外光下具有熒光效果。相關的研究成果發表在Journal of Alloys and Compounds上。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160139
這種金屬材料的可以自發改變顏色特性來自于該合金在室溫條件下持續且不中斷的自發氧化。這是一種由稀土元素鈰作為主要組元的非晶合金。它由于鈰的化學活性所以在室溫下有高的氧化速率，由于非晶結構中均勻的缺陷分布，所以避免了如多晶合金中因局域缺陷位置快速氧化所帶來的銹斑，使得非晶合金的表面氧化層厚度均勻。研究人員通過在鈰基非晶合金中摻雜釔，可以加快該金屬材料在自然條件下的變色，實現了對其變色速率的調節。圖一展示了不同含量的釔摻雜對材料顏色的影響和熒光效應；圖二展示了該金屬材料的顏色隨時間的變化規律；圖三展示了非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金在氧化和顏色上的差異。
圖一：不同釔元素摻雜的彩色金屬玻璃宏觀光學照片和光致發光現象。
圖二：(a)無、(b)有釔元素彩色金屬玻璃顏色隨時間變化規律。
展開 abaqus利用usdfld子程序在焊接降溫階段改變材料參數 ￥29.9
abaqus利用usdfld子程序在焊接降溫階段改變材料參數，在tig焊接仿真中，焊接后，焊縫組織強度變高，為了提高仿真的精度，在焊接時，在升溫結束開始降溫時提高焊縫的材料性能。子程序包括了采用高斯熱源dflux和usdfld聯合仿真。（該usdfld也可用在混凝土在升溫降溫不同的材料參數）
『分享』熱分析中材料屬性改變的問題
我做的課題需要在加載前后有材料屬性的變化，感覺這也是很重要的一個方面，所以和大家分享一些相關資料
移動熱源分析中材料屬性變化.doc
ANSYS在荷載步之間改變材料屬性.doc
4D打印智能材料能隨溫度改變性質形狀
美國羅格斯大學—新不倫瑞克工程師創造了一種柔性輕質材料，經4D打印后的材料可用于飛機和無人機的機翼、柔軟機器人、微型植入式生物醫療裝置等，能更好地實現減震和變形。相關成果發表在最近一期《材料視界》雜志中。
3D打印也被稱為增材制造，可通過逐層打印的方式，將預先構建的數字藍圖轉變為物體。基于這項技術的4D打印有一個很大的不同之處，它使用特殊材料和復雜設計來打印物體，這些物體在環境條件如溫度變化下，會隨之改變形狀。
工程師們創造的這種新“超材料”，經過精心設計，具有自然界中找不到的特性，它們不同尋常甚至違反直覺。以前，超材料的性質和形狀一旦制造出來就不可逆轉，但此次用熱量來調整特性的超材料，能在被擊打時保持剛性，或像海綿一樣變軟以吸收震動。
在室溫73華氏度（約22.8℃）和194華氏度（90℃）之間的溫度區間，剛性調節可以超過100倍，從而很好地控制減震。材料可重新成形，以用于各種目的。它們暫時變形，轉變為任何形狀，然后在加熱時，根據需要回復其原始形狀。
這種神奇的材料，可用于提高飛機或無人機機翼性能，還可用于空間發射的坍塌輕質結構，甚至更大結構的太空板的重建。由這種材料制成的軟機器人像章魚一樣柔韌，可根據環境和當前任務，調整靈活性或剛度。而將其插入微小裝置植入人體進行診斷或治療，可以讓介入裝置暫時變得柔軟和靈活，進入人體進行微創手術并減少疼痛。
展開 3D打印全新血管超材料，可經重新配置改變熱和電磁特性
導讀：2021年8月18日，南極熊獲悉，來自北卡羅來納州立大學(North Carolina StateUniversity)研究人員開發出一種全新血管材料，并進行了展示。這種材料可被重新配置，從而改變熱和電磁特性。
該研究論文的通訊作者、北卡羅來納州立大學土木、建筑和環境工程系助理教授JasonPatrick表示：“我們從生物體中發現的微小血管網絡中汲取靈感，并將這種微血管系統整合到用玻璃纖維增強的結構環氧樹脂中，本質上是血管化的玻璃纖維。”
△圖片來源：北卡羅來納州立大學
Patrick還稱：“通過將不同的流體泵入脈管系統，我們還可以控制復合材料的多種特性。這種可重構性極具潛力，可應用于飛機、建筑物和微處理器等領域。”
這種超材料由3D打印技術制成，因此工程師能夠創建各種形狀和大小的微小管網絡，即微血管系統。這種微血管系統可以結合到一系列結構復合材料中，包括玻璃纖維、碳纖維，以及用于防彈衣的高強度材料。
在實驗中，研究人員將鎵和銦的室溫液態金屬合金注入脈管系統中，從而可以通過操控微血管結構來控制超材料的電磁特性。具體來說，通過控制血管系統中包含的方向、間距和導電液態金屬，進而控制材料過濾掉射頻頻譜中的特定電磁波。這種重新配置具有可調諧通信和傳感系統(例如雷達、Wi-Fi)的潛力，能夠按需在頻譜的不同部分運行。
合著者、圣塔克拉拉大學(Santa Clara University)電氣工程助理教授Kurt Schab表示：“動態重新配置電磁非常有價值，特別是在尺寸、重量和功率限制極大激勵設備使用的應用。這些應用可以在系統中承擔多種通信和傳感角色。”
研究人員還通過相同的脈管系統循環水，并證明他們可以操縱材料的熱特性。
展開 ANSYS APDL中判斷和改變奇偶性的方法
遇到的問題是需要讓變量TotalNumber為偶數，思路為如果是偶數直接TotalNumber依然是原值，如果是奇數就加1。
需要判斷變量的奇偶數問題。在C 或者matlab中非常容易判斷。但在APDL中，沒有判斷函數。搜了下，結果提示用nint(x)函數。help中說到 nint(x)就是abs,sin,cos等函數一樣可以直接用來運算。nint(x)的意思是‘Nearest interger to x’，意思是說最接近x的整數。比如nint(2.1)=2，nint(2.5)=3，就相當于四舍五入。基于此，我就用它來作為判斷奇數偶數的工具了。
實現的命令如下：
!change TotalNumber to even number
*if,abs(nint(TotalNumber/2)-TotalNumber/2),le,0.3,then ! 不一定是0.3， 只要是小于0.5 就可以了。
TotalNumber=TotalNumber
*else
TotalNumber=TotalNumber+1
*endif
展開 刀槍不入的盔甲，可吃的塑料，0距離玩轉改變世界的創意設計與材料！
這種新材料不僅創造了新的產品，甚至改變了球鞋制造在歷史上的速度。
巴斯夫、3D打印技術現已來到
Ansys榮獲Fast Company 2021年度 “改變世界創意大獎” 提名
主要亮點
Fast Company 2021年度 “改變世界創意大獎” 重點關注社會公益，旨在提升讓世界變得更美好的產品和概念
Ansys在軟件類別中入圍決賽，并獲得醫療類別榮譽獎
Fast Company 2021年度 “改變世界創意大獎” 獲獎名單于近日公布，以表彰在解決健康與氣候危機、社會不公或經濟不平等方面積極參與、大力踐行創新事業的企業、政策、項目和概念。Ansys在軟件類別中入圍決賽，并獲得醫療類別榮譽獎。
Ansys憑借生成人類心臟的數字孿生體而獲此殊榮。Ansys通過開發患者定制的人類心臟數字孿生體，用于規劃治療并指導醫療程序，從而徹底改變潛在致命性心律不齊的治療方法。該數字孿生的關鍵組成部分是Ansys的降階模型（ROM），這是高保真模型的簡化版，能夠在加快計算速度的同時最大限度提高預測精度。仿真完整模型可能要花費數小時，而ROM可顯著加快該過程，讓心臟病專家能夠實時查看結果。
該數字孿生體將心臟的MRI成像與基于物理的電生理學仿真相結合，這將幫助醫生可視化心臟功能的完整圖像，包括保持心臟跳動的整個電場。
展開 Ansys榮獲Fast Company 2021年度 “改變世界創意大獎” 提名
主要亮點
Fast Company 2021年度 “改變世界創意大獎” 重點關注社會公益，旨在提升讓世界變得更美好的產品和概念
Ansys在軟件類別中入圍決賽，并獲得醫療類別榮譽獎
Fast Company 2021年度 “改變世界創意大獎” 獲獎名單于近日公布，以表彰在解決健康與氣候危機、社會不公或經濟不平等方面積極參與、大力踐行創新事業的企業、政策、項目和概念。Ansys在軟件類別中入圍決賽，并獲得醫療類別榮譽獎。
Ansys憑借生成人類心臟的數字孿生體而獲此殊榮。Ansys通過開發患者定制的人類心臟數字孿生體，用于規劃治療并指導醫療程序，從而徹底改變潛在致命性心律不齊的治療方法。該數字孿生的關鍵組成部分是Ansys的降階模型（ROM），這是高保真模型的簡化版，能夠在加快計算速度的同時最大限度提高預測精度。仿真完整模型可能要花費數小時，而ROM可顯著加快該過程，讓心臟病專家能夠實時查看結果。
該數字孿生體將心臟的MRI成像與基于物理的電生理學仿真相結合，這將幫助醫生可視化心臟功能的完整圖像，包括保持心臟跳動的整個電場。
展開 ANSYS中的LTRAN命令——改變一組線的參考坐標系
NL1, NL2, NINC：需要改變線的線號。改變線號從NL1到NL2（默認等于NL1）增量為NINC（默認等于1）的所有線的坐標系。如果NL1=ALL，則忽略NL2與NINC的內容，改變所有[LSEL]選擇線的坐標系。如果NL1=P，則激活圖形拾取功能，忽略命令的其它內容，使用鼠標操作。當然NL1也可以為組件名，此時忽略NL2與NINC的內容。
KINC：產生線上關鍵點的編號增量。如果KINC=0，則使用允許使用的最小關鍵點號。
NOELEM：是否同時產生節點和單元，可取如下值
0—同時生成附屬在線上的節點和單元
1—不生成附屬在線上的節點和單元
IMOVE：是否保留原來的線，有如下選項：
0—產生新的線，同時保留原來的線
1—移動線到新位置，且保持線上的關鍵點號不變，忽略KINC和NOELEM的值
2.操作路徑
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Move/ Modify> Transfer Coord> Lines
相應的操作提示框如圖1所示
圖1 操作提示框
3.實例
輸入命令
/prep7
K,1,1,1,1
K,2,2,3,2
K,3,1,4,3
K,4,2,2,3
LSTR,1,2
LSTR,3,4
LOCAL,11,0,10,12,15
Csys,0
LTRAN,11,1,,,10,1,0
LTRAN,11,2,,,10,1,1
則生成的線如圖2所示
圖2 生成的線
4.參考文獻
ANSYS HELP 15.0
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 