ansys中斷裂過程模擬的案例
ANSYS的生死單元模擬焊接過程
ANSYS的生死單元模擬焊接過程
1 概述
焊接模擬計算在CAE仿真是比較大的一塊內容，也是比較復雜的一個過程，幾個比較關鍵的問題是熱源函數的描述、單元的融覆、熱源的移動等等，通過單純的GUI操作，無論使ANSYS還是Abaqus都不大可能完成這個過程，通常需要借助軟件的內置語言。
本次主要介紹單元生死的應用，單元生死主要用于單元缺失的場合，比如凝固溶解過程，斷裂過程，焊接過程等等，這些過程都是非線性或者時間歷程過程，計算需要很多子步和迭代，為了在此過程中避免一遍一遍修改單元，便引入生死單元的概念，通俗的講就是通過一些方法讓單元失效，具體的改變是單元的彈性模量的改變，當單元死時，修改其彈性模量為非常小的值，讓其在求解過程中不起作用。
詳細地說，激活單元死這個狀態時，ANSYS程序將單元剛度矩陣乘以很小的因子，程序默認值為1E-6，死單元的單元載荷為0，從而不對載荷向量生效，同樣的，死單元的質量、阻尼、比熱等等參數也設置為0，單元的應力應變也因此為0。
2 前處理
前處理包括單元定義、材料定義和建模，單元定義是需要注意單元屬性，此次定義13號二維耦合單元，具有溫度和位移自由度。
材料屬性包括結構參數和熱參數，具體包含彈性模量，泊松比，屈服強度，塑性屬性，材料密度，熱膨脹系數，熱傳導系數，比熱容。焊接時溫度較高，定義材料通常需要定義多個溫度下的值。
展開 穩壓罐排水過程數值模擬（ANSYS CFX） ￥10
說明：軟件版本為ANSYS CFX 2019R3；
本文展示了穩壓罐內排水的瞬態過程，分別給定出口流速為3m/s和0.3m/s，對罐體內的排水過程進行數值模擬。本文計算模型如下圖所示，各關鍵坐標見圖中所示，網格由ICEM劃分結構化網格，轉換為非結構網格后沿Z向拉伸，生成三維網格。邊界條件：出口——流速（3m/s和0.3m/s），初始流場給定罐體內水與空氣各一半（500 mm），水中壓力按照靜水壓力給定。
出口給定3m/s時計算結果如下：
出口給定0.3m/s時計算結果如下：
通過液面變化能發現一個不同點是，隨著水面降低，0.3m/s的出口流速在穩壓罐右側并未出現明顯凹陷（靠近右側的），而3m/s的出口流速在穩壓罐右側液面高度明顯低于左側。
如何解釋這一現象，筆者找到這樣一個參數，就是弗勞德數（符號為Fr，是水的慣性力與重力之比，是用來確定水流動態如急流、緩流的一個量綱為一的數）。當Fr=1時，即水的慣性力等于重力，水流為臨界流；當Fr>1時，水流為急流，代表流速大、水流湍急的流動狀態。
通過對計算結果的穩壓罐水面高度高于100mm時，0.3m/s的出口流速下弗勞德數是小于1的，而3m/s的出口流速下弗勞德數是大于1的，因此按照這樣的判斷方式可以能夠一定程度上解釋兩種液面變化的不同之處。
上一篇：CFX 動網格Motion Mesh的一些嘗試
下一篇：CFX學習案例：管內不同溫度水流的混合流動
展開 ANSYS生死單元之焊接過程模擬
在ansys計算過程中，如果需要向模型中加入（或刪除）實體，模型中對應實體部位的單元就“存在”（或消亡）。單元生死選項就用于在這種情況下殺死或重新激活選擇的單元。
例如，在焊接分析過程中，隨著高溫焊料的加入，坡口處的單元需要不斷地被激活；在材料斷料分析中，隨著裂紋的延伸，斷裂處的單元需要不斷的被殺死；在隧道挖掘和橋梁建立分析中，材料也需要不斷的被殺死或激活。因此，單元的生死應用技術廣泛的存在于ansys仿真分析中，是一項應用非常廣泛的技術。
單元的生死并不是ansys程序將殺死單元對應的實體從模型中刪除，或者激活重新生成材料，而是通過將其剛度矩陣，或者傳導矩陣（對應于不同的分析），乘以很小的因子（ESTIF），默認值為1E-6。死單元的單元載荷將為0，從而不對載荷向量生效，等效于將單元殺死；
同樣，當一個單元被重新激活時，其剛度，單元載荷等恢復其原始的數值，重新激活的單元也沒有應變記錄，在熱分析里面沒有熱量存儲。需要注意的是，生死單元對大部分單元可以應用，然而對某些單元卻是不可用的。
在一些情況下，單元生死狀態可以根據ansys的計算結果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應力值大于材料屈服強度的單元殺死，可以利用Etable選擇相應的單元進行殺死，繼而返回到求解器進行求解，如果如此循環，則可觀察到裂紋的生長過程。
可以在大多數靜態和非線性瞬態分析中使用單元生死，其基本分析與相應的分析過程是一致的，主要包括三個步驟：建模，施加載荷并求解，查看結果。
現通過ansys焊接過程，講解生死單元的應用。
兩個平板進行對接，采用V型坡口。在焊接的過程中，焊料不斷加入坡口，進行焊接。平板溫度采用20℃，焊料溫度采用1500℃。
展開 基于ANSYS軟件模擬樁的擠入過程
基于ANSYS軟件模擬樁的擠入過程
唐世棟，李 陽
（同濟大學 地下建筑與工程系，上海 200092）
摘 要：基于ANSYS 軟件分析了樁土之間的相互作用，模擬了樁打入時土中的應力、應變情況。通過結合ANSYS 中的接
觸分析和生死單元，以DP 材料來模擬土體，采用循環命令的方式來分析樁土接觸時復雜的應力狀態。模擬結果得到了圓孔
擴張理論和極限平衡法的驗證。
關 鍵 詞：ANSYS；樁；樁土作用；Drucker-Prager 屈服準則
基于ANSYS軟件模擬樁的擠入過程.pdf
展開 
ANSYS Workbench ls-dyna中模擬蹦床上球體的彈跳過程 ￥19.89
自從ANSYS Workbench從18版本集成了ls-dyna之后，可以讓ansys愛好者更加靈活的模擬一些大變形和顯示動力學相關的實例，同時對于專業的ls-dyna從業者也可以進行模型的前處理和部分邊界條件的設置，極大的方便了操作過程，從經典的ANSYS前處理中擺脫出來（公眾號：CAE_ANSYS）。
本實例主要講解了一個小球在一定高度自由落體掉落到蹦床上，在速度的作用下查看碰撞和彈跳后的運動過程和應力應變情況。通過本實例可以了解workbench ls-dyna的基本操作過程，主要包含以下內容：
繪制小球和蹦床的平面模型的DM操作過程，建立圓環和圓面，如圖所示
2.在workbench ls-dyna中劃分網格，設置材料、剛體、彈簧、載荷速度、時間等設置方法，主要為設置掉落的高度，自動計算碰撞時的速度，設置蹦床的邊界固定，如圖所示。
需要重點關注的是蹦床材料模型，應該為彈簧床或者橡膠帆布一類的材料，設置相應的彈性模型或彈性材料性能，本實例采用純彈性材料。
3.后處理過程，提取結果，查看求解結果，獲取的變形量和變形后的應力如圖所示
本實例適用于不熟悉ls-dyna的初學者使用，可以適用于碰撞類型的的仿真模型，獲取所需要的結果，在此可以學到在workbench中如何完成一個簡單的操作實例，如何進行后處理的整個過程（公眾號：CAE_ANSYS）。
以下為操作源文件和部分圖片
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例6---單向壓縮過程模擬1
本篇博文是ANSYS與ABAQUS比較系列的第6個算例。對于該算例，本篇博文用ABAQUS模擬。
【問題描述】
模擬單向壓縮試驗，材料在壓縮過程中，發生了塑性變形。現在已知其變形過程中真實應力與塑性應變曲線，要用軟件復現此過程。
已知：圓柱試樣直徑為30mm，高50mm。壓頭將其壓縮20mm。
材料的彈性模量為210e3MPa,泊松比為0.3，
材料的真實應力-塑性應變列表如下
【問題分析】
分析類型：因為是緩慢加載的，使用靜力學分析。由于是接觸問題，為了保證收斂，使用兩個分析步，第一個分析步稍微有接觸，第二個分析步則壓縮20mm
幾何模型：由于是軸對稱，使用軸對稱類型。對式樣使用變形體，對壓頭使用解析剛體；創建時使得壓頭和式樣距離5mm。
材料模型：彈塑性材料，按照給定的數據分別輸入彈性數據和塑性數據表格。
交互作用：壓頭和試件之間使用無摩擦接觸。
邊界條件：試件底邊沒有豎直位移；壓頭分兩次下移，第一次是-5.001mm,第二次達到-25mm
【求解步驟】
1. 創建部件
創建兩個部件
均為軸對稱，前一個是變形體
后一個是壓頭，剛體，并在其中點創建參考點。
2. 創建材料和截面屬性
創建材料，其彈性屬性
塑性屬性
創建均值實體截面，并與上述材料屬性關聯
將上述截面屬性賦予給式樣。
3. 創建裝配
將上述二部件裝配在一起
4. 設置分析步
除了系統默認的分析步外，設置兩個分析步
兩個分析步都打開大變形開關，其中第二個分析步設置時間增量如下
即大致希望對于該分析步設置20個載荷子步。
5. 定義接觸
首先定義無摩擦的接觸
然后選取直線的下方，試件的上面直線作為接觸面，并引用上述接觸屬性創建無摩擦的接觸
6.
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例6---單向壓縮過程模擬2
本篇博文是ANSYS與ABAQUS比較系列的第6個算例。對于該算例，本篇博文用ANSYS模擬。
【問題描述】
模擬單向壓縮試驗，材料在壓縮過程中，發生了塑性變形。現在已知其變形過程中真實應力與塑性應變曲線，要用軟件復現此過程。
已知：圓柱試樣直徑為30mm，高50mm。壓頭將其壓縮20mm。
材料的彈性模量為210e3MPa,泊松比為0.3，
材料的真實應力-塑性應變列表如下
【問題分析】
分析類型：因為是緩慢加載的，使用靜力學分析。由于是接觸問題，為了保證收斂，使用兩個分析步，第一個分析步稍微有接觸，第二個分析步則壓縮20mm
幾何模型：由于是軸對稱，使用軸對稱類型。對式樣使用變形體，對壓頭使用解析剛體；創建時使得壓頭和式樣距離5mm。
材料模型：彈塑性材料，按照給定的數據分別輸入彈性數據和塑性數據表格。
交互作用：壓頭和試件之間使用無摩擦接觸。
邊界條件：試件底邊沒有豎直位移；壓頭分兩次下移，第一次是-5.001mm,第二次達到-25mm
【求解步驟】
1. 單元類型
單元選擇182單元，并設置為軸對稱約束。
2.材料模型
設置材料的彈性屬性，如下圖所示：
再設置材料的塑性模型，如下圖所示：
3.創建幾何模型
創建一個矩形面和一條線，顯示的線體模型如下圖所示：
4.劃分網格
劃分矩形面單元，單元尺寸設置為1.5mm，使用自由網格劃分方式，如下圖所示：
5.創建接觸
壓頭為剛性體，使用剛柔接觸，其中剛性體選擇上面的線，剛性體的控制點可以選擇在幾何體的質量中心；柔性體選擇矩形的兩側面的線和上面的線，其余保持默認，創建完成之后，注意接觸面的法線方向。
展開 基于ANSYS某地鐵盾構隧道掘進過程數值模擬分析
試采用ANSYS模擬此過程。
【建模要點】：
1、建模過程充分使用對稱性建模的方便，使用到的對稱性命令為 arsym
2、網格劃分輔助mesh200的使用，建模思路為通過建立面，采用mesh200劃分面，拉伸面成體，從而形成實體單元。
3、注意在第2步采用面拉伸成體單元后，體單元材料屬性的重新賦值。
4、自重應力場的求解。
5、利用重啟動以及生死單元來模擬盾構掘進的過程。
【建模過程】：
1、首先建立隧道附近的四分之一模型，注意網格的局部細分。
2、利用對稱性，建立二分之一隧道模型，并建立隧道上方和下方土體模型。
3、利用對稱性，建立整個隧道平面模型
4、利用面拉伸成體的思路，通過輔助單元建立實體單元，這里實體單元采用soild186進行模擬。
注意拉伸時的一個額外命令的使用：
extopt,aclear,1
該命令意思也即是在拉伸完成后刪除母體單元mesh200
5、由于在拉伸時候都是默認的材料號為1，拉伸完成后需根據不同的位置，選擇不同的土體進行材料參數的改變。
6、約束條件的設置，本次約束取土地地面為全約束，各側邊約束為平行法向方向固定約束。頂面除四周邊界線有約束外，其余地方皆無約束。整個示意圖如下：
7、自重應力場的求解。
8、利用重啟動和單元生死功能，模擬盾構掘進過程。
【結果查看】
1、自重應力場求解后的相關結果
Y方向應力云圖：
位移云圖：
2、地層位移分析
地層位移本例是指相對于自重固結下的位移，因而在分析地層位移時需要采用荷載工況的手段減去第一步在自重計算下的結構位移。
展開 