ansys扭轉變形仿真
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
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ansys扭轉變形仿真的實例教程
本文比較了驅動軸在扭轉下的兩種模擬，并強調了將大撓度納入模擬以考慮實際行為的重要性。
本文比較了兩種驅動軸在扭轉作用下的模擬，一種是大撓度開啟，另一種是無大撓度開啟。仿真強調了大撓度的思想和重要性。
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各主流手機品牌廠商均已引入CAE仿真，并將CAE仿真結果作為產品設計中必要的設計依據，CAE仿真作為產品設計中重要的環節已從產品“事后驗證”逐漸發展到“CAE引領、指導設計”。
智能手機朝大屏和超薄方向發展的同時,手機整體的扭轉強度顯著降低,極易導致手機受外力作用出現扭轉變形、角部起翹等現象。元王依托十余年的CAE技術背景和工程經驗，運用有限元分析方法，協助手機廠商在手機設計階段對手機的扭轉強度進行評估，及時發現設計缺陷并進行優化設計，有效解決大屏超薄手機的扭轉變形問題。以下為元王為某手機企業進行的整機扭轉分析案例。
分析背景：
手機整機扭轉，手機兩端夾持15mm，扭矩2000N.mm。
展開 問題：
最近遇到一個仿真項目：一個光滑薄板粘貼在基板上，要求評估膠粘凝固后平面的變形量。作為一位結構仿真工程師，關于膠粘凝固過程的仿真——膠水由液態變為固態，似乎和結構仿真沒什么關系，自己也不知道如何進行計算。所以就查詢了deepseek和豆包，然后就知道了ansys官方已經針對該問題設計了一個ACT插件專門用于模擬膠粘凝固過程的仿真： ACCS Ansys Composite Cure Simulation （收費插件，人窮志短買不起，哎！）
然后就查詢了一些關于膠粘過程的論文，其中“車身制造用鋁合金-鋼膠接接頭固化變形及固化失效機理研究-朱曉搏”寫的比較詳細，指出膠粘過程大致階段如下，詳細內容請參考原文。
? 第一階段：從開始加熱起始直至溫度升高到膠層的凝膠點結束。在這一階段中，膠層為粘流態，表現為高粘度的流體。
? 第二階段從膠粘劑凝膠開始，經歷整個保溫階段至溫度下降到玻璃化溫度為止。整個階段，膠層處于高彈態。這一階段是整個固化過程中膠層屬性最為復雜的階段。包括膠層固化反應收縮和溫度、膠層狀態等多方面因素共同影響。
? 第三階段由玻璃化溫度開始直至膠層溫度冷卻至室溫。在此階段中，膠層完全固化，處在玻璃態，其物理屬性只與溫度相關。在此狀態下，膠層的鏈段被凍結，變形能力很小，具有較高的模量。
這里結合當前工作需求和實際狀態，以上述論文中的膠粘凝固過程為基礎，嘗試了一個偷懶的仿真方式。其中論文中的第一階段，膠層為流體狀態，結構變形應力，不予考慮；論文中的第二階段，這里只考慮膠層的固化反應體積收縮，其余不考慮。同時該階段膠層材料的物理屬性由固化后屬性按比例衰減估計；論文中的第三階段則為降溫體積收縮過程。所以，本文針對膠粘固化過程的仿真變為兩個階段。
展開 問題：
在工作過程中有時會遇到某些仿真類型，是需要進行帶有預應力的仿真。但是WB中預應力在模塊之間的傳遞，似乎預應力模態可以直接傳遞。而兩個靜力模塊可以傳遞變形后的幾何，但是不能傳遞預應力。
問題示例大致如下：
板子初始是平板狀態，安裝后工作狀態是貼合一個弧面，并通過四個支點進行連接固定，板子安裝后存在回彈力。
現在需要評估板子安裝變形預應力狀態下，連接面的回彈力。
仿真思路：
仿真對象是一個有初始應力的彎曲板，但是曲面形狀實際可能不是正常弧線而是曲面。
因此仿真步驟大致需要兩步：
第一、初始平板變形為曲面形狀，提取板子的應力狀態；
第二、板子在預應力狀態下產生彈性回復力，查看彈性回復力在連接位置的大小。
第一步的仿真方法：
模擬擠壓形式，在初始平板兩側使用變形后的彎曲板進行擠壓變形。
擠壓變形
第二步的仿真方法：
加載板子的變形預應力，按裝配狀態連接，計算連接處的彈性變形力。
但是：在第一步加載的時候就不是很容易實現。兩個夾層面需要設定接觸面進行接觸非線性仿真，經常發生接觸面穿透現象，需要小載荷步，多次調試。
即使擠壓方式沒有穿透，應力分布也不是很均勻。
此處先擱置擠壓法的計算過程不提，假設已經獲得預期的初始變形應力。
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。
展開 1.問題描述及仿真模型
為同時滿足自動掃地和拖地的功能，某品牌掃地機器人配備了電控水箱，通過蠕動泵將水箱內的水帶入到流道中，最終通過流道的出水孔均勻的流出至地面。由于流道是緊密裝配在機構中，受到了一定的約束和力的作用導致其發生了一定的變形，而變形后的流道會影響各出水口的出水效果，各出水口流量分配不均勻導致拖地效果不好。因此，減小流道的變形幅度在流道設計中是一個很重要的問題。本文分別通過Meshfree和ANSYS Mechanical軟件計算同樣約束條件和載荷條件下流道的變形，比較兩款軟件計算結果的精確性與一致性。
仿真模型如圖1所示。
圖1 水箱流道仿真模型
2.Meshfree計算分析
新建一個線性靜力分析，導入建立好的CAD模型。
圖2 建立仿真模型
新建材料ABS，具體材料參數見圖3，并將ABS材料賦予導入的幾何模型。
圖3 定義ABS材料的參數
在流道的進水口和兩個出水口的內壁面施加自由約束，如圖4所示。
圖4 施加約束
在流道的上表面施加向下的均布載荷力5N，如圖5所示。
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問題：
最近遇到一個仿真項目：一個光滑薄板粘貼在基板上，要求評估膠粘凝固后平面的變形量。作為一位結構仿真工程師，關于膠粘凝固過程的仿真——膠水由液態變為固態，似乎和結構仿真沒什么關系，自己也不知道如何進行計算。所以就查詢了deepseek和豆包，然后就知道了ansys官方已經針對該問題設計了一個ACT插件專門用于模擬膠粘凝固過程的仿真： ACCS Ansys Composite Cure
問題：
在工作過程中有時會遇到某些仿真類型，是需要進行帶有預應力的仿真。但是WB中預應力在模塊之間的傳遞，似乎預應力模態可以直接傳遞。而兩個靜力模塊可以傳遞變形后的幾何，但是不能傳遞預應力。
問題示例大致如下：
板子初始是平板狀態，安裝后工作狀態是貼合一個弧面，并通過四個支點進行連接固定，板子安裝后存在回彈力。
現在需要評估板子安裝變形預應力狀態下，連接面的回彈力
本文比較了驅動軸在扭轉下的兩種模擬，并強調了將大撓度納入模擬以考慮實際行為的重要性。
本文比較了兩種驅動軸在扭轉作用下的模擬，一種是大撓度開啟，另一種是無大撓度開啟。仿真強調了大撓度的思想和重要性。
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1.問題描述及仿真模型
為同時滿足自動掃地和拖地的功能，某品牌掃地機器人配備了電控水箱，通過蠕動泵將水箱內的水帶入到流道中，最終通過流道的出水孔均勻的流出至地面。由于流道是緊密裝配在機構中，受到了一定的約束和力的作用導致其發生了一定的變形，而變形后的流道會影響各出水口的出水效果，各出水口流量分配不均勻導致拖地效果不好。因此，減小流道的變形幅度在流道設計中是一個很重要的問題。本文分別通過Meshfree
手機是如今人們生活的必須產品，幾乎在大街小巷中都可以看到人人一部手機，而且手機內部結構復雜，堪稱一部微型電腦，其更輕更薄更大屏的發展趨勢，需對手機的內部空間進一步壓縮，這對其設計提出了嚴峻的考驗。各主流手機品牌廠商均已引入CAE仿真，并將CAE仿真結果作為產品設計中必要的設計依據，CAE仿真作為產品設計中重要的環節已從產品“事后驗證”逐漸發展到“CAE引領、指導設計”。
智能手機朝大屏和超薄方向發展的同時
