大變形旋轉(zhuǎn)分析的案例
基于Ansys Workbench的大變形旋轉(zhuǎn)分析 ￥14.9
一 分析背景
塑料齒輪、棘輪或者卡扣結(jié)構(gòu)，往往伴隨著大變形、旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)位移？
2.如何處理大變形、高泊松比導(dǎo)致的網(wǎng)格畸變？（網(wǎng)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(yīng)變處理）
本案例做了以下模型（簡陋又不失細(xì)節(jié)的模型），黃色塊繞著圓柱中心轉(zhuǎn)動(dòng)，綠色的齒受到擠壓。仿真計(jì)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(gè)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(shè)置
模型如圖一，然后設(shè)置Geometry的Element Control為Manual。
然后設(shè)置幾何體為減縮積分模型（主要針對(duì)大變形幾何）。
圖二 手動(dòng)單元控制
展開 CEL與Lagrange模型在大變形分析時(shí)的適用性CEL與Lagrange模型在大變形分析時(shí)的適用性
對(duì)同一個(gè)模型來講，通常，拉格朗日建模方式計(jì)算更加準(zhǔn)確，計(jì)算效率更高，因?yàn)樗械膸缀误w都采用拉格朗日單元類型，而CEL建模方式的計(jì)算更加耗時(shí)，且產(chǎn)生的文件更大，一個(gè)直接的原因是流體或大變形幾何體是歐拉體模型，采用歐拉單元建模，而歐拉單元的數(shù)量要明顯多于相應(yīng)的拉格朗日模型的單元數(shù)量。
但是，如果模型要經(jīng)歷極大變形，那么這兩種建模方式的優(yōu)劣就要好好評(píng)價(jià)一下了。在大變形分析中，拉格朗日模型容易發(fā)生網(wǎng)格畸變，網(wǎng)格畸變區(qū)的計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性將會(huì)大打折扣，產(chǎn)生不可信的結(jié)果甚至計(jì)算中斷得不到結(jié)果；而CEL模型在犧牲一定的幾何模型精度和結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下，計(jì)算會(huì)非常穩(wěn)定，網(wǎng)格不會(huì)發(fā)生畸變，相較于拉格朗日的網(wǎng)格畸變區(qū)反而會(huì)得到更加合理的計(jì)算結(jié)果。所以，在選擇建模分析方式時(shí)，尤其是大變形分析，兩種方法孰優(yōu)孰劣，需要結(jié)合一定的經(jīng)驗(yàn)和以往案例，選擇折中處理或者兩種都用以綜合衡量。
本篇案例是一個(gè)鉚接案例，如下面的示意圖所示。 ? 具體的模型長下面這樣：左邊是中央截面圖，右面是實(shí)物圖，上下兩部分是沖模，張揚(yáng)帶孔圓盤是固定模板，上下兩部分沖模同時(shí)施力以使鉚釘達(dá)到最終的變形。 ? 這個(gè)過程很明顯是一個(gè)極限大變形過程，我們可能關(guān)心這個(gè)過程中的三個(gè)問題：
1、 鉚釘在成型過程中的變形是否適當(dāng)？
2、 成型后，鉚釘是否有足夠的力量保持材料的連接？
3、 成型過程工具的壓力是否足夠？
那么這三個(gè)關(guān)心的問題我們可以考察分析鉚釘?shù)?em>變形位移、成型后的等效塑性變形和成型過程中的沖模受力等變量，去評(píng)估我們關(guān)心的問題從而做出一些結(jié)論或改進(jìn)。 本案例不再進(jìn)行step by step的演示，各位小伙伴可以自行練習(xí)。下面來具體看一下分析模型和相關(guān)結(jié)果。 ?
左邊是拉格朗日建模，右邊是CEL建模。兩種建模方式中，接觸全部采用無摩擦通用接觸。
展開 【免費(fèi)】workbench中橡膠壓縮變形分析-自適應(yīng)網(wǎng)格+大變形
workbench中橡膠壓縮變形分析
橡膠壓縮是密封圈當(dāng)中經(jīng)常遇到的一種現(xiàn)象，但是仿真分析對(duì)于橡膠壓縮有很難收斂的現(xiàn)象，本實(shí)例通過兩個(gè)簡單模擬（公眾號(hào): CAE_ANSYS）
方法說明橡膠壓縮的過程和方法，通過本實(shí)例可以了解到以下知識(shí)
1.自適應(yīng)網(wǎng)格的應(yīng)用方法
2.橡膠材料參數(shù)的設(shè)置
3.非線性接觸的設(shè)置
5.模型建立方法
模型
建立分析模型，如圖所示，本實(shí)例以一個(gè)簡單模型為例
2.初始網(wǎng)格隨意劃分
3設(shè)置自適應(yīng)網(wǎng)格，采用mesh方法，計(jì)算過程自動(dòng)加密網(wǎng)格，需要注意的是，必須打開大變形，單元必須去除中間節(jié)點(diǎn)
4邊界條件采用，向下強(qiáng)制位移的方法
5提取結(jié)果（公眾號(hào): CAE_ANSYS）
可以看到網(wǎng)格發(fā)生了重新劃分，網(wǎng)格由三角形劃分成了4變形
另一個(gè)模型是模擬橡膠壓縮的過程，上下兩個(gè)剛性體擠壓中間的橡膠，結(jié)果顯示中間橡膠發(fā)生大變形
本實(shí)例需要注意的是，橡膠材料的設(shè)置，不需要設(shè)置彈性模量，還有就是接觸的設(shè)置，需要選擇相應(yīng)的線體為接觸面，最好將模型分割，最后獲取相應(yīng)的結(jié)果。
以下模型為兩個(gè)模型的計(jì)算原始文件，供大家免費(fèi)參考
（公眾號(hào): CAE_ANSYS）
供大家免費(fèi)參考，版本為ansys17.2
rubber.zip
展開 Abaqus大變形分析技巧之Map solution分析方法詳解
關(guān)于橡膠的大變形分析是一個(gè)令人十分頭痛的問題，常常會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)格畸變中止計(jì)算，即使調(diào)整網(wǎng)格，調(diào)整參數(shù)，各種折騰，還是不能解決問題。這時(shí)候，你就可以考慮Map Solution方法了。
Map Solution的基本分析步驟如下圖所示，看起來十分簡單，但實(shí)際上初次摸索的話還是要花費(fèi)不少時(shí)間的，關(guān)鍵在于變形模型的提取及重畫分，以及關(guān)鍵詞的編輯和提交計(jì)算。對(duì)于混跡CAE分析多年的老鳥來說，根據(jù)Help的提示搞出來不成問題，但是對(duì)于一些菜鳥或者英語水平不那么厲害的，學(xué)起來其實(shí)也蠻費(fèi)勁的。網(wǎng)上雖然有不少資料，但是詳細(xì)，完整講解操作過程的資料很少。
Map Solution分析的實(shí)質(zhì)就是將一個(gè)大變形分析，拆分成多個(gè)小變形分析，首先進(jìn)行一個(gè)小變形分析，提取出網(wǎng)格之后，進(jìn)行網(wǎng)格重畫分，避免網(wǎng)格繼續(xù)變形而造成畸變，然后導(dǎo)入到Abaqus中完成相關(guān)的邊界條件設(shè)置，最后導(dǎo)出關(guān)鍵字文件并進(jìn)行相關(guān)語句添加，最后運(yùn)用命令的方式提交。具體的操作過程見視頻：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10577
該視頻詳細(xì)介紹了Map Solution的設(shè)置過程與注意事項(xiàng)，購買了視頻的可以私信我或者在評(píng)論下方留言，我會(huì)提供CAE模型以及相關(guān)的關(guān)鍵字文件。
（切記：使用這些高級(jí)分析方法（Map Solution、ALE、CEL）的前提是，你對(duì)傳統(tǒng)的分析方法進(jìn)行了足夠多次的嘗試，確定修改網(wǎng)格，調(diào)整分析參數(shù)都無法完成相應(yīng)的變形分析
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基于ANSYS的長斜索大橋大變形下的模態(tài)分析流程和瞬態(tài)分析 ￥15
基于ANSYS的長斜索大橋大變形下的模態(tài)分析流程和瞬態(tài)分析
附件包括幾何建模文件bridge.txt，靜力模態(tài)分析文件static&modal.txt以及瞬態(tài)求解文件full.txt。
基于ABAQUS的橡膠密封圈大變形仿真分析
橡膠圈的材料選取、形狀的設(shè)計(jì)及受力大小對(duì)其密封性能有很大的影響，然而在實(shí)際壓縮試驗(yàn)過程中很難觀測到其受力變形的瞬態(tài)大變形行為。通過ABAQUS有限元分析可以得到橡膠圈的受力變形過程，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及優(yōu)化具有較大的幫助，也有利于縮短研發(fā)周期，降低經(jīng)濟(jì)成本。
2模型建立
模型采用常用的橡膠材料與模具裝配模型，如圖1所示。整個(gè)建模過程與后續(xù)的有限元分析中均采用統(tǒng)一的mm單位制。
圖1 模型基本尺寸
3有限元分析
本案例的有限元分析是在ABAQUS 2017平臺(tái)上全程進(jìn)行的。運(yùn)用Standard/Explicit分析模塊，之后進(jìn)入Part模塊創(chuàng)建上述分析模型。建立的有限元模型如圖2所示。模型中主要涉及兩種材料模型，橡膠本構(gòu)已經(jīng)很成熟了，選用超彈性Mooney-Rivlin本構(gòu)，模具使用鋼鐵本構(gòu)，輸入基本的物理參數(shù)即可。橡膠圈及鋼鐵本構(gòu)參數(shù)分別如圖3、4所示。之后定義接觸及邊界條件完成有限元模型的前處理操作。
圖2有限元模型
圖3橡膠圈本構(gòu)參數(shù)
圖4模具本構(gòu)參數(shù)
4結(jié)果與討論
模型的后處理操作是在Abaqus/CAE的Visualization模塊，模型求解完成后對(duì)云圖只顯示材料填充區(qū)域云圖，此時(shí)，橡膠材料就從一開始的圓形被壓縮成類似于矩形的形狀，如圖5所示。
圖5應(yīng)力云圖
5結(jié)論
本案例針對(duì)橡膠圈進(jìn)行了一個(gè)簡單的大變形分析，從應(yīng)力云圖來看，仿真結(jié)果很好模擬了橡膠圈在壓縮時(shí)候的大變形行為，后續(xù)可以單獨(dú)提取最大變形處的應(yīng)力應(yīng)變曲線等，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有一定的參考意義。
展開 橡膠大變形分析基本流程 ￥1
橡膠變形如何分析？
大變形如何分析？
O形圈蓋上去到底能不能密封？
不分析怎能知道。。。
《結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估和大變形分析》
ISBN：7807340142
印次：1
紙張：膠版紙
字?jǐn)?shù)：260000
版次：1
內(nèi)容提要：
結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估和大變形分析一直是土木、機(jī)械和力學(xué)及其航空航天領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者研究的重要課題。本書是作者通過多年研究工作在結(jié)構(gòu)非破壞性評(píng)估和結(jié)構(gòu)大變形計(jì)算分析方面 的簡略總結(jié)。書中首次把有限元線法引入斷裂力學(xué)，推導(dǎo)建立了斷裂有限元線法，用于結(jié)構(gòu)的完整性分析和評(píng)估。全書分為四部分：第一部分（第一、二、三、四和五章）敘述了斷裂和有限元線法及其在機(jī)翼開裂分析中的應(yīng)用以及與一階可靠性法相結(jié)合評(píng)估結(jié)構(gòu)完整性方面的研究成果；第二部分（第六、七章）介紹了最新超聲波檢測結(jié)構(gòu)疲勞裂縫技術(shù)以及定量非破壞性評(píng)估技術(shù)與概率可靠性方法相結(jié)合的應(yīng)用情況；第三部分（第八、九、十、十一和十二章）詳細(xì)提供了兩種大變形理論在某發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪圓盤分析評(píng)估中的應(yīng)用，給出了爆炸強(qiáng)度和開裂屈服的計(jì)算方法，并與其他軟件進(jìn)行了分析對(duì)比；第四部分（第十三章）初步分析了材料不連續(xù)屈服特性對(duì)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和破壞的影響規(guī)律。
本書可供有關(guān)科研、設(shè)計(jì)和工程單位的科技工作者參考，也可作為高等院校土木、水利、力學(xué)及其機(jī)械類專業(yè)研究生的教學(xué)參考書。
展開 ANSYS beam梁模態(tài)分析，包括考慮預(yù)應(yīng)力和大變形下的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ￥5
一邊固定考慮預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)
前三階模態(tài)
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 1.9673 1 1 1
2 40.145 1 2 2
3 118.74 1 3 3
3.考慮到幾何大變形情況下的模態(tài)分析
前三階模態(tài)
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 4.7743 1 1 1
2 37.859 1 2 2
3 110.28 1 3 3
看出來，有預(yù)應(yīng)力情況下，第一階頻率會(huì)變小，這是因?yàn)椋诹硪欢它c(diǎn)的力作用下，有預(yù)應(yīng)力的情況下，端點(diǎn)位移變大 ，剛度減小，考慮幾何大變情況下，端點(diǎn)作用力下，位移增加了，但是比單純線性考慮時(shí)，較小。所以剛度居中。
具體命令流見beam.txt、beam_pstres.txt和beam_pstres_modal_nlgeom.txt
展開 某移動(dòng)罩下軌道梁，在移動(dòng)罩運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生較大變形，通過有限元分析，使用動(dòng)載荷分析 ￥20
某移動(dòng)罩下軌道梁（H型鋼），在移動(dòng)罩運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生較大變形，通過有限元分析，使用動(dòng)載荷分析
動(dòng)態(tài)載荷可依其作用方式的不同，分為以下三類：
1．構(gòu)件作加速運(yùn)動(dòng)。這時(shí)構(gòu)件的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)將受到與其加速度有關(guān)的慣性力作用，故此類問題習(xí)慣上又稱為慣性力問題。
2．載荷以一定的速度施加于構(gòu)件上，或者構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)突然受阻，這類問題稱為沖擊問題。
3．構(gòu)件受到的載荷或由載荷引起的應(yīng)力的大小或方向，是隨著時(shí)間而呈周期性變化的，這類問題稱為交變應(yīng)力問題。
本實(shí)例主要分析的是第三類動(dòng)載荷。
對(duì)軌道梁（H型鋼）的變形破壞有三種：1、截面變形破壞即隨著受力變大，截面自內(nèi)向外達(dá)到材料屈服點(diǎn)，發(fā)生強(qiáng)度破壞；2、整體失穩(wěn)構(gòu)件在受力情況下突然偏離原來受力變形位置，即為整體失穩(wěn)；3、局部失穩(wěn)即在載荷作用下，構(gòu)件出現(xiàn)波浪形失穩(wěn)。
本實(shí)例據(jù)現(xiàn)場反饋應(yīng)為第三種形式。
1、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息
結(jié)構(gòu)類型：焊接H型鋼梁
設(shè)計(jì)分析軟件：ABAQUS
材料：各個(gè)構(gòu)件均采用Q235B；
二、載荷
1、恒載：軌道載荷30kg/m。
2、活載：移動(dòng)罩單輪靜載4000kg；移動(dòng)速度128.22m/min
3、結(jié)構(gòu)自重：軟件考慮。
三、建模
根據(jù)移動(dòng)罩圖紙建立模型。
有限元瞬態(tài)分析步驟：
幾何建模：細(xì)化載荷移動(dòng)路徑網(wǎng)格（尺寸≤1/10波長）；
接觸定義：采用面-面接觸模擬輪軌/車橋相互作用；
載荷施加：通過APDL命令流或用戶子程序?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)載荷；
求解設(shè)置：時(shí)間步長滿足 Δt≤Tmin?/10?為最小振動(dòng)周期）。
將各載荷添加于模型，其中移動(dòng)罩載荷使用ABAQUS中DLOAD子程序?qū)崿F(xiàn)，如圖1所示。
（a）高軌軌道梁尺寸
（b）高軌軌道梁模型及載荷
展開 結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估和大變形分析
結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估和大變形分析
作者：胡少偉 著
出版社：黃河水利出版社
ISBN：7807340142
印次：1
紙張：膠版紙
出版日期：2006-1-1
字?jǐn)?shù)：260000
版次：1
內(nèi)容提要：
結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估和大變形分析一直是土木、機(jī)械和力學(xué)及其航空航天領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者研究的重要課題。本書是作者通過多年研究工作在結(jié)構(gòu)非破壞性評(píng)估和結(jié)構(gòu)大變形計(jì)算分析方面 的簡略總結(jié)。書中首次把有限元線法引入斷裂力學(xué)，推導(dǎo)建立了斷裂有限元線法，用于結(jié)構(gòu)的完整性分析和評(píng)估。全書分為四部分：第一部分（第一、二、三、四和五章）敘述了斷裂和有限元線法及其在機(jī)翼開裂分析中的應(yīng)用以及與一階可靠性法相結(jié)合評(píng)估結(jié)構(gòu)完整性方面的研究成果；第二部分（第六、七章）介紹了最新超聲波檢測結(jié)構(gòu)疲勞裂縫技術(shù)以及定量非破壞性評(píng)估技術(shù)與概率可靠性方法相結(jié)合的應(yīng)用情況；第三部分（第八、九、十、十一和十二章）詳細(xì)提供了兩種大變形理論在某發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪圓盤分析評(píng)估中的應(yīng)用，給出了爆炸強(qiáng)度和開裂屈服的計(jì)算方法，并與其他軟件進(jìn)行了分析對(duì)比；第四部分（第十三章）初步分析了材料不連續(xù)屈服特性對(duì)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和破壞的影響規(guī)律。
本書可供有關(guān)科研、設(shè)計(jì)和工程單位的科技工作者參考，也可作為高等院校土木、水利、力學(xué)及其機(jī)械類專業(yè)研究生的教學(xué)參考書。
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[Femap & Nastran培訓(xùn)教程_25]大變形分析
25章
[Femap & Nastran培訓(xùn)教程_25]大變形分析.part1.rar
[Femap & Nastran培訓(xùn)教程_25]大變形分析.part2.rar
[Femap & Nastran培訓(xùn)教程_25]大變形分析.part3.rar
NX 超彈性材料的大變形非線性分析
NX 高級(jí)非線性分析
NX高級(jí)非線性集成了強(qiáng)大的非線性解算器ADINA，能夠處理大量具有挑戰(zhàn)性的非線性仿真，這些仿真涉及面對(duì)面接觸、大變形、大應(yīng)變和非線性材料。可使用的材料模型有：彈性各向同性、彈性正交、復(fù)合、密封材料、彈塑性、超彈性、溫度依賴、非線性彈性和彈性蠕變。解決方案功能包括：靜態(tài)解決方案、動(dòng)態(tài)解決方案、蠕變分析、負(fù)荷位移控制、自動(dòng)時(shí)間步長。曲面接觸功能包括：單面和雙面、自接觸、全接觸、摩擦模型、偏移、剛性和柔性接觸曲面。包括了隱式解算器解決方案（SOL 601）和顯式解算器解決方案（SOL 701）。
本例使用解算序列：601，106
下壓500mm，以下是結(jié)果動(dòng)畫。
該題目保證收斂性應(yīng)注意：網(wǎng)格劃分控制，可適當(dāng)進(jìn)行切分，材料參數(shù)中的屈曲模量需根據(jù)理論手冊(cè)中的計(jì)算設(shè)置。可能產(chǎn)生接觸的位置都定義接觸對(duì)（注意自接觸）。接觸穿深的設(shè)置會(huì)直接影響變形形狀和收斂性。
豎向剛度曲線：
展開 Abaqus大變形分析技術(shù)之Map solution設(shè)置過程詳解
關(guān)于橡膠的大變形分析是一個(gè)令人十分頭痛的問題，常常會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)格畸變中止計(jì)算，即使調(diào)整網(wǎng)格，調(diào)整參數(shù)，各種折騰，還是不能解決問題。這時(shí)候，你就可以考慮Map Solution方法了。
Map Solution的基本分析步驟如下圖所示，看起來十分簡單，但實(shí)際上初次摸索的話還是要花費(fèi)不少時(shí)間的，關(guān)鍵在于變形模型的提取及重畫分，以及關(guān)鍵詞的編輯和提交計(jì)算。對(duì)于混跡CAE分析多年的老鳥來說，根據(jù)Help的提示搞出來不成問題，但是對(duì)于一些菜鳥或者英語水平不那么厲害的，學(xué)起來其實(shí)也蠻費(fèi)勁的。網(wǎng)上雖然有不少資料，但是詳細(xì)，完整講解操作過程的資料很少。
Mapsolution設(shè)置流程總結(jié)
第一步：先進(jìn)行小變形分析，具體分析設(shè)置與常規(guī)的橡膠件計(jì)算一樣，只是需要特別注意在STEP模塊下，需要設(shè)置重啟動(dòng)輸出選項(xiàng)。
重啟動(dòng)輸出設(shè)置
第二步:變形后網(wǎng)格的提取，新建一個(gè)Model，并導(dǎo)入剛剛小變形生成的odb，然后導(dǎo)出，為下一步網(wǎng)格重畫做準(zhǔn)備
變形體提取
第三步：對(duì)變形后網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格重畫，這里使用第三方軟件完成
變形后網(wǎng)格重畫分
第四步：將重畫分網(wǎng)格之后的模型導(dǎo)入到Abaqus中進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算設(shè)置，并生成關(guān)鍵字文件，然后進(jìn)行相應(yīng)的語句編寫
Map Solution語句編寫
第五步：提交求解即可（采用命令行的形式）。
Map Solution分析的實(shí)質(zhì)就是將一個(gè)大變形分析，拆分成多個(gè)小變形分析，首先進(jìn)行一個(gè)小變形分析，提取出網(wǎng)格之后，進(jìn)行網(wǎng)格重畫分，避免網(wǎng)格繼續(xù)變形而造成畸變，然后導(dǎo)入到Abaqus中完成相關(guān)的邊界條件設(shè)置，最后導(dǎo)出關(guān)鍵字文件并進(jìn)行相關(guān)語句添加，最后運(yùn)用命令的方式提交。
展開 Abaqus大變形之SPH方法模擬分析Step by Step ￥3
Abaqus大變形之SPH方法模擬分析Step by Step-01-10.pdf
