ansys 壓電插件的案例
ANSYS workbench長板壓電靜力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習長板的三維模型處理
2、學習長板接觸相關的接觸設置
3、學習壓電靜力學分析步的建立
4、學習長板壓電靜力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench長板壓電靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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ANSYS APDL中的壓電分析
壓電陶瓷簡介
壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的陶瓷材料。壓電陶瓷除具有壓電性外，還具有介電性、彈性等，已被廣泛應用于醫學成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達等。壓電陶瓷利用其材料在機械應力的作用下，引起內部正負電荷中心相對位移而發生極化，導致材料兩端出現符號相反的束縛電荷即壓電效應。壓電陶瓷主要用于制造超聲換能器、水聲換能器、電聲換能器、陶瓷濾波器、陶瓷變壓器、陶瓷鑒頻器、高壓發生器、紅外探測器、聲表面波器件、電光器件、引燃、引 爆和壓電陀螺等。
壓電效應分析是一種結構－電場耦合分析。當給石英和陶瓷等壓電材料加電壓時，它們會產生位移，反之若使之振動，則會產生電壓。壓力傳感器就是壓電效應的一種典型的應用。
一、單元選擇
ANSYS中的壓電分析只能用下列單元類型之一：
1.PLANE13，KEYOPT（1）= 7，耦合場4節點四邊形實體單元；
2.SOLID5，KEYOPT（1）= 0或3，耦合場6節點六面體單元；
3.SOLID98，KEYOPT（1）=
0或3，耦合場10節點四面體單元；
4.SOLID226，KEYOPT（1）=
1001，耦合場20節點六面體單元；
5.SOLID227，KEYOPT（1）=
1001，耦合場10節點四面體單元；
KEYOPT選項激活壓電自由度：位移和電壓。對于SOLID5和SOLID98，KEYOPT(1)=3僅激活壓電選項。
二、材料屬性
在ANSYS中，壓電模型需要的材料特性有介電常數（或叫電容率）、壓電矩陣和彈性系數矩陣，一共三項。
1.介電常數（Relative Permittivity）
介電常數是反映材料的介電性質，或極化性質的，通常用ε來表示。不同用途的壓電陶瓷元器件對壓電陶瓷的介電常數要求不同。
展開 ansys壓電-流體耦合仿真實例-微泵
參考例子為ansys幫助中的例子----Example Simulation of a Piezoelectric Actuated Micro-Pump，但是這個例子中在最后的求解中介紹不詳細，這里進行補充，供大家參考與討論，下面依次會提出這里例子的詳細過程：這里先給出兩個基本模型，壓電模型與流體模型，其中，壓電模型包括了壓電分析的大部分步驟，只是最后不需要有求解就可以了，流體模型主要包括網格模型，具體的求解設置等需要在CFX中完成
壓電模型
piezo.rar
流體模型
CFX_fluid.rar
說明：
1，讀者需要具有一定的編寫命令流的能力，以上兩個文件都是用經典ansys的命令流編寫的模型
2，讀者需要具有一定的ansys命令行啟動能力，這個主要是用于去接最后生成的流體以及網格模型
3，讀者具有一定的CFX操作能力，特別是關于網格變形的分析能力
1.rar
首先使用ANSYS Mechanical APDL Product Launcher 14.0運行上面的兩個inp文件，采用batch方式運行，分別生成pfsi-solid.cdb文件和 fluid.cdb 如附件
展開 基于ANSYS二次開發的壓電疊堆仿真軟件 （原創，如轉載，請注明出處）
技術難點：ANSYS二次開發，力電多場耦合
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
研究對象：Cymbal壓電振子疊堆
原理：利用壓電材料的正壓電效應將機械能轉化為電能
適用范圍：壓電傳感器，振動能量收集等。
優點：操作傻瓜，高度集成，可視化優。
可代做的業務范圍：
壓電分析
ANSYS二次開發，打造高度定制化的專業有限元軟件
耦合場分析
歡迎購買軟件使用權
模擬過程：
1、將結構進行參數化
2、利用APDL、TCL/TK語言開發出內核和界面語言。
3、結果的可視化。
圖1：Cymbal壓電疊堆軟件首界面
圖2：Cymbal壓電疊堆軟件功能界面
圖3：Cymbal壓電疊堆軟件參數化界面
圖4：Cymbal壓電疊堆軟件后處理界面
圖5：Cymbal壓電疊堆軟件變形結果
圖6：Cymbal壓電疊堆軟件電壓結果
圖7：Cymbal壓電疊堆軟件瞬態電壓結果
展開 
Ansys Workbench制作ACT插件實現,快速框選element faces單元的功能 ￥20
問題：
Ansys workbench的框選功能只能按住Ctrl增加選項，卻沒有反向選擇框選減少的功能！！！
Ansys workbench的connect創建連接非常方便，但是很多時候幾何面的區域和實際想要做連接的區域大相徑庭。這個時候一個較好的連接區域選擇方法是使用element Faces進行連接區域的定義。但是遺憾的是ansys workbench的框選功能也是不咋滴，單元選擇較為麻煩——沒有反向選擇，框選減除的功能！！！！
雖然兩種方式對計算結果沒有什么影響，但是第二個選著方式在甲方看來，仿真工程師是有認真在干活的。。。。。。。。。。
使用hypermesh的同事都知道，ansys workbench在鼠標框選這個功能上差了很多。Ansys workbench的框選功能只能按住Ctrl增加選項，卻沒有反向選擇框選減少的功能！！！
解決方案：
這里使用ansys workbench 的二次開發功能，增加一個針對單元面選擇的ACT插件。實現框選增加和框選減除的功能，雖然不能與hypermesh的右鍵反選功能相比肩，但實際應用還是可以帶來很多便捷之處，尤其使用快捷鍵操作后，有很大提升。
功能實現邏輯：
1.首先用戶自己調整到element Faces 選擇類型，程序讀取當前界面中加亮的element face單元的id號并存儲在global變量中。
2.用戶框選其它element faces單元，程序繼續讀取當前選擇單元id號。再對global中存儲的id號進行比較。
3.如果是增加操作，就合并兩次框選；如果是減除操作，就對global集合去除當前選擇的集合。
具體實現方法：
首先，創建xml文件——在mechanical界面上方創建新的按鍵。
展開 ANSYS 軟件&ACT插件下載 ￥2
費了不少心思，在網上找了一些ANSYS各版本軟件和ACT插件，感興趣趕快
Ansys Workbench制作ACT插件實現快速框選單元的功能（2） ￥20
問題：
前文在Ansys workbench中使用ACT方式增加了element Faces的反向選擇功能。但是在使用過程中感覺，還是有些不方便，所以對程序進行了部分更新。主要是增加了一項對實體幾何邊的element Faces轉換功能。
結果示例：
實現過程簡要如下：
? 通過選擇實體幾何邊，利用convert to 功能轉為與幾何邊相關聯的單元。
? 再將單元轉為節點（這一步界面沒有操作，但是幫組文檔有命令“NodeIdsFromElementIds”可以實現），該命令執行后可以返回，與單元相關的所有節點，包括實體內部的網格節點。
? 將這些節點，加入到NamedSelection中。
? 再利用NameSelection中的Convert to Element Face 功能，進行轉換為表面單元（這一步，在幫助文檔中沒有找到對應的命令）
將以上操作步驟，利用API命令執行，就可以實現，選擇幾何邊轉為與邊相關連的單元面的選擇。（但是程序會在NamedSelecetion 中創建兩個選擇集）
示例.avi
這里將該功能增補到了上期的 合并/刪除 等功能。已經下載上期的小伙伴可以聯系我，直接更新這個邊擴展的功能。
展開 Ansys Workbench初始變形+預應力釋放仿真（含ACT插件） ￥20
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。（方法：提取X、Y、Z的方向變形結果，組合計算節點X、Y、Z變形后坐標）
在external data中加載X、Y、Z、XY、YZ、ZX六個方向的法向應力和切向應力。通過import Initial Stress 依次導入六個反向的應力，此時可以看到導入的應力云圖和第一步的仿真結果是一致的。
但是，導入初始應力后，進行第二步帶初始應力的變形分析。其計算結果似乎不符合預期。（本人也不知道為什么了）
方法二：使用插入 APDL command 的方式，利用inistate 命令導入初始應力。
同樣使用約束表面自由度的方式查看導入的von mises應力，方法二 穩定很多。
Inistate，read命令使用時的地址部分需要注意的是：模塊C4：計算寫出的file.ist文件不要直接復制到D模塊的計算文件夾。
這里在反過頭來說如何獲得符合彎折預期的初始應力。
展開 ANSYS workbench的免費插件，設置移動熱源
ACT_MovingHeat_R170_v4.1.zip
官網也可以免費下載，分享給下載不便的同學們，解壓之后里面doc文件夾里有使用說明
ANSYS Workbench ACT插件_WorkbenchLSDYNA_R160_
ANSYS Workbench ACT插件的版本和Workbench的版本是一一對應的，即低版本的Workbench無法打開高版本的ACT插件，高版本的Workbench也無法打開低版本的ACT插件。
ANSYS 16.0在安裝過程中workbench 的act插件安裝不全
只有這一個IronPythonConsole
如果需要ls-dyna插件可以額外安裝，給大家提供了act插件，需要可以去我的主頁下載
ANSYS有個作轉子動力學的插件rotordynamics
有用過此插件的朋友進來，討論一下！ 談談自己用的感受及其注意事項，還有此插件不完善的地方！
Ansys Workbench ACT插件，在表面施加邊緣區域漸變大小的力載荷 ￥30
Ansys Workbench本身只可以按載荷面施加均勻分布的載荷，載荷大小不能實現邊緣逐步減小的效果。導致仿真結果會在載荷邊緣出現應力集中的現象與實際不符。
解決方法：
一種比較直接的方法就是在幾何切分時，將加載區域逐層切分為多個區域；或者利用Named Selection將加載區域分割為多個加載區域。再按區域分段加載，但是每個分區的載荷大小要仔細計算。
比較應力結果和約束邊界的支持反力可知：分段加載的方法，應力分配變均勻。且分割區域越多，載荷分配越均衡，加載區域的應力結果更均衡。但是各區域的載荷大小較難控制。
上述方式可以手動實現用戶漸變載荷加載的需求，只是操作步驟多，分割區域繁復，且每個分區的載荷定義較難控制。并且通過支反力結果可知，這種分割的方式由于邊界線區域載荷大小不易控制，從而導致總載荷大小108N與目標載荷110N稍有差異。
基于上述需求和問題，本文以分割加載區域，逐步漸變施加載荷的思想為基礎。利用ansys workbench 的二次開發平臺，封裝了ACT插件，可以簡便快捷的實現上述加載方案。
將附件中的ACT插件下載至本地，并加載。
ACT插件安裝和使用：
ACT插件示例：
與上述初始方案或手工分割方案相比，不需要幾何切分，省去了Named selection的節點分組。只需要定義加載所在的幾何面和建立坐標系。并且ACT插件有WB界面友好交互，簡便易上手。
相比手工方法，可以顯著提高效率，簡化步驟。并且，應力分布更均衡，支反力嚴格等于目標值110N。
并且，除了圓柱坐標系可以定義圓球型加載方式外。
展開 Ansys Workbench ACT插件，由窗口選中體單元，提取體積和表面積，計算幾何特征尺寸 ￥20
Ansys Workbench ACT插件，由窗口選中體單元，提取體積和表面積，計算幾何特征尺寸
問題：
在FKM關于結構疲勞評估計算方法中指出：零部件特征尺寸，影響疲勞結果評估。原因是材料的應力壽命曲線是由標準試樣進行試驗測試獲得的。當零部件的特征尺寸與測試樣件不一致時，需要考慮零部件的特征尺寸這一因素。（一般而言，當零部件的尺寸大于材料標準測試樣件時，零部件的表面或內部缺陷發生的概率會增加，從而導致零部件尺寸越大，疲勞壽命越低）
對與規則幾何形狀的零部件，有相應的經典公式提供特征尺寸的計算；例如圓形細長桿的特征尺寸是直徑；薄板零部件的特征尺寸是板厚等；但是實際工作中的零部件幾何形狀千差萬別，沒有統一的經典公式可以提供特征尺寸的計算；在FKM手冊中給出了一個通用公式，用于估計零部件疲勞危險區域的局部特征尺寸；
FKM關于循環載荷的疲勞評估中，提及可以使用循環載荷下的有限元應力結果進行疲勞損傷估計。此時，除了需要由應力結果估計危險疲勞區域，提取危險點的應力結果外，還需要給出危險疲勞區域的特征尺寸。在Ansys Workbench中，用戶可以方便的查看應力結果云圖，從而大體評估出危險疲勞區域。并且用戶可以通過選取高應力區域的單元體，再通過特征尺寸一般計算公式，來估計高應力區域的特征尺寸，進行進行合理的FKM疲勞評估。
但是，Ansys Workbench中，當用戶選中了某個/某些體單元后，在選擇信息欄中并不能直接給出單元體積和表面的有效信息輸出。并且通過查詢資料，即使在APDL經典界面中對與體單元也是僅僅只能輸出體積（沒有體單元表面的輸出）；并且對與FKM特征尺寸的一般計算公式中，關于表面積A，也并不是指每個體單元所有面的表面積的總和。
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