變形ansys仿真的案例
Ansys Workbench 膠粘凝固過程，變形等效仿真 ￥15
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 Ansys Workbench初始變形+預應力釋放仿真（含ACT插件） ￥20
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 基于Meshfree和ANSYS Mechanical的水箱流道的變形仿真分析
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。
展開 基于大變形的魚竿彎曲變形仿真對比 ￥5
該模型展示了釣魚竿的彎曲情況。對于大撓度的細長結構，更新其剛度非常重要，否則結果可能不準確。這一效應通過本次模擬得以捕捉
觀察魚竿的彎曲情況，并將更新結構剛度前后的結果進行比較
這個例子說明了釣魚竿的彎曲情況，重要的是要考慮到結構的大撓度
釣竿是典型的大撓度示例。回顧一下這個釣竿的模擬，并嘗試解釋為什么避免使用大撓度會對結果產生影響
基于大變形的驅動軸扭轉變形仿真對比 ￥5
仿真強調了大撓度的思想和重要性。
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ANSYS Workbench——大變形和塑性變形
大變形.pdf
金屬塑性.pdf
ANSYS Workbench——大變形和塑性變形
[forum.simwe.com]金屬塑性.pdf
[forum.simwe.com]大變形.pdf
設計仿真 | Simufact焊接工藝仿真變形精確預測汽車結構
通過關注的6個測量點的數據對比分析，可以看到，掃描的變形結果與仿真的變形結果最小的誤差只有2.61%，最大的變形誤差為8.13%。
同樣的方法，對側圍門框激光焊接工藝進行仿真，按照實際的工裝、焊接順序、焊接方向、焊接工藝參數，在Simufact welding建立焊接仿真模型，模型如下圖所示：
側圍門框激光焊接仿真模型
通過與實際物理試驗掃描結果對比，Simufact welding 焊接變形仿真結果與實際焊接變形非常接近，獲得了較高的仿真精度，大部分位置的變形誤差控制在10%以內，其中B 柱鉸鏈孔附近y向變形最大，預測結果為1.74mm，掃描結果為2.00mm，相對誤差13%，在仿真分析中，這個誤差也認為在合理的誤差內。這個仿真分析中沒有考慮鈑金沖壓成形產生的殘余應力、回彈、壁厚減薄等對焊接工藝的影響。Simufact welding可以與Simufact forming鈑金沖壓成形功能實現沖壓-焊接、焊接-沖壓等工藝鏈仿真，充分考慮了實際的制造工藝鏈。
展開 設計仿真 | 基于Simufact Welding定向沉積增材仿真的幾何變形補償
仿真結果如下圖所示，反變形補償后，零部件的變形得到了有效抑制。
將原始結果的6個變形位置進行從新提取分析可得，點位2到6的變形量僅在負的0.05mm到0.02mm之間。點位1處的變形量最大，約為0.15mm，但原始變形量0.43mm相對比，已經衰減了約65%。補償前后的變形對比如下表所示。
仿真痛點
DED沉積過程中，零部件的變形不可避免，通過上述介紹我們可以了解到，Simufact Welding軟件能夠對打印過程中的變形等問題進行預測分析，但對于該類型的仿真分析——基于熱機耦合的瞬態仿真，往往需要耗費大量的建模時間與計算時間。Simufact Welding通過一系列的集成化操作功能，能夠極大的縮減客戶大型模型的搭建時間，而在計算效率方面，最新版的Simufact Welding引入了“ATC”高級熱循環方法，能夠在保證計算精度的同時，極大的提高仿真效率。
結論
Simufact Welding能夠精確的仿真DED工藝的實際打印過程，能夠對增材零部件變形問題起到預測作用。
展開 設計仿真 | Simufact焊接工藝仿真變形精確預測汽車結構
通過關注的6個測量點的數據對比分析，可以看到，掃描的變形結果與仿真的變形結果最小的誤差只有2.61%，最大的變形誤差為8.13%。
同樣的方法，對側圍門框激光焊接工藝進行仿真，按照實際的工裝、焊接順序、焊接方向、焊接工藝參數，在Simufact welding建立焊接仿真模型，模型如下圖所示：
側圍門框激光焊接仿真模型
通過與實際物理試驗掃描結果對比，Simufact welding 焊接變形仿真結果與實際焊接變形非常接近，獲得了較高的仿真精度，大部分位置的變形誤差控制在10%以內，其中B 柱鉸鏈孔附近y向變形最大，預測結果為1.74mm，掃描結果為2.00mm，相對誤差13%，在仿真分析中，這個誤差也認為在合理的誤差內。這個仿真分析中沒有考慮鈑金沖壓成形產生的殘余應力、回彈、壁厚減薄等對焊接工藝的影響。Simufact welding可以與Simufact forming鈑金沖壓成形功能實現沖壓-焊接、焊接-沖壓等工藝鏈仿真，充分考慮了實際的制造工藝鏈。
展開 密封圈接觸變形仿真 ￥500
本案例仿真了密封圈接觸變形及變形回復過程，模擬結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202110/97c5e68e339e4619bcba887dc372e416.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p>感興趣的朋友可以下載模型，也可以加我，歡迎交流</p><p><br></p>
展開 
基于UMAT的蠕變變形仿真
(4) 蠕變模型參數：
模型
靜力加載后的初始變形
200h后蠕變變形
蠕變變形歷程
Ansys Workbench 估計圓柱面受力變形后的圓柱度 ￥10
至此仿真計算工作已經完成，下步需要借助matlab（R2021B）軟件完成圓柱度的估計。
利用matlab的自動優化求解極值的強大計算能力，構建圓柱度目標函數，評估原始圓柱面和變形后圓柱面的，圓柱度。
1、 打開matlab后將工作目錄選擇到附件的matlabProcess文件夾，選擇mainProcess.m右鍵“運行”。
2、 運行程序后彈出txt文件選擇框，選取仿真求解后處理生成的cyFace1.txt文件，即可。
3、 稍等片刻即可在命令欄內顯示圓柱度評估結果。Output值共兩行，第一行為初始圓柱面在變形前評估的圓柱度結果。第二行為cyFace面在受力變形后評估的圓柱度結果。并且顯示兩個散點圖，左側圖為初始圓柱面（紅色和綠色線表示選定A/B點）；右側圖為變形后的圓柱面，中心黑色線，為程序估計的圓柱面中心軸線。
附錄1：Command命令，在結果后處理中，提取cyFace#面的每個節點的原始坐標和變形量。（每次APDL命令內容無需更改，計算完成后會在對應的目錄文件夾下生產cyFace#.txt文檔）
!*******選擇圓柱面組******導出節點編號，坐標位置，變形量，變形后的節點位置
!*******圓柱面組命名規則cyFace(NUM)*******
!*******設定face面的個數faceCount
*set,faceCount,ARG1 !由屬性欄參數定義監測面的個數
!*set,faceCount,2
!*******main process
finish
/post1
set,last
*do,iFace,1,faceCount
*set,surfaceName,'cyFace%iFace%'
!
展開 基于APDL理想氣體的空氣鞋墊大變形仿真 ￥5
這些靜壓流體元件是通過Ansys機械中的命令行定義的。
囊泡在水中運動及變形過程仿真 ￥800
仿真結構如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/288cc3ea85db4cf8b49f0a6e68749039.gif" alt="Untitled.gif"></p><p>感興趣的朋友可下載模型，了解整個模擬過程。</p><p><br></p>
