材料成型仿真ANSYS的案例
非金屬復合材料成型仿真交流
大家好，我目前在做非金屬復合材料成型方面的仿真，主要涉及的軟件包括（PAM-COMPOSITE，ABAQUS，Moldex3D等），希望感興趣的同學加入這個群
921536817，大家共同交流。
Abaqus/Standard與Abaqus/Explicit的材料成型仿真模擬比較
材料的塑性成型過程中，我們往往需要確定在成型過程中作用在沖頭上的力，以及作用在毛柸和夾具上的力，同時也必須確定材料的塑性應變，是否超過材料的失效應變，進而確定在成型過程中材料是否發生斷裂。
在成型模擬中，涉及到多種物體之間的接觸，以及毛柸的大變形，因此是一個很強烈的非線性問題。Abaqus由于強大的非線性求解，在材料的成型模擬中應用廣泛。本文利用abaqus中的隱式求解方法standard與隱式求解方法explicit，模擬了同一個金屬板材加工成凹槽的過程。
一、模型的建立
板材的成型模擬過程可以簡化成如圖1所示的物理模型（采用了對稱原理）。毛柸在夾具和沖模的作用力下固定，對沖頭施加一個作用力，使毛柸發生塑性變形，進而形成我們所想要的形狀。
在abaqus中模擬過程中，我們采用二維平面應變模型。關于平面應變和平面應力問題，很多讀者可能會感到困惑。作者在這里對平面應變和平面應力的問題做簡要的區別。平面應變是材料應力應變六面體單元中,Z向的應變為0，只有X與Y方向的應變，一般對應于柱體的問題；而平面應力則是在應變應力六面體單元中,Z向的應力為0，只有X與Y方向的應力，一般對應于薄板的問題。本例中，毛柸在Z向的方向較長，Z方向的應變基本為0，因此本文采用平面應變模型求解。
圖1 成型分析的物理模型
對于毛柸，我們采用二維的可變實體單元建立模型。而對于沖頭，夾具與沖模，相對于毛柸來說，他們的剛性較大，在材料的沖壓成型中，變形可以忽略。因此，我們采用剛性體來模擬。在abaqus中，剛形體的建立有解析剛體和離散剛體。解析剛體一般用來模擬簡單的形狀，如曲線或者殼體；而離散剛體可以模擬任意復雜形狀的剛體。同時解析剛體不需要劃分網格，而離散剛體需要劃分網格。但是解析剛體和離散剛體都需要賦予參考點。
展開 基于塑性材料的金屬冷成型仿真
--- 理解塑性 ￥5
本案例對彈性和塑料材料進行了對比模擬。
設計仿真 | Digimat在電池殼體SMC復合材料成型工藝中的應用
SMC在電車電池殼體中的力學分析結構
#03「 應用價值 」
利用Digimat與工藝軟件、有限元仿真分析軟件的聯合仿真，實現了含有各向異性纖維的復合材料車身結構件的仿真分析。從材料微觀結構，制造工藝，結構件仿真全方面精確模擬不同條件下SMC車身結構件的力學性能，幫助企業優化工藝，節省材料損失，縮短研發時間，達到降本增效的目的。
Moldex3D仿真分析之壓縮成型快速生產復雜的復合材料部件
為什么使用壓縮成型模擬?
壓縮成型為塑料在高溫高壓的條件下被擠壓進預熱的膜腔中直到固化的成型過程。其制程可用于大量生產且達到低成本的制模，適用于具有復雜外觀、高強度或抗高沖擊性的產品。
壓縮成型能夠快速生產復雜的復合材料部件，Moldex3D支持許多不連續的且常用于壓縮成型的FRP材料，包含熱塑性材料GMT、LFT-G、LFT-D；也支持熱固性材料，例如SMC、BMC材料。
模擬挑戰
? 適合的材料數量
? 預測所需的鎖模力以確保達到正確的形狀
? 提供適當的成型參數以確保壓縮成型的質量
? 材料壓入模腔后的模具設計
? 偵測潛在的溢料問題
? 達到量產品質量一致
Moldex3D 解決方案
? 模擬單一填料或多個預填料設計的流動制程
? 可視化壓力分布、體縮率、殘留應力等分布情形
? 預測潛在的成型缺陷，如溢料或毛邊的產生
? 優化壓縮速度、壓縮力或模溫等成型條件
? 支援纖維排向與金線偏移分析
? 支持并行計算，加速完成模擬過程
單一預填料設計 兩對稱預填料設計
? 為了更準確地預測壓縮成型過程中的大變形，Moldex3D支持LS-Dyna（R15.0及更新版本）。 此整合解決方案允許用戶無縫地導入由LS-Dyna在初始壓縮變形過程中所計算的初始溫度，且用于Moldex3D的壓縮成型分析。 主要特點是
o 支持LS-Dyna材料卡以EFG方法考慮大變形
o 支持導入LS-Dyna所計算的初始溫度
o 可自定義初次預充填的纖維排向
產業應用
? 汽車
? 電子
? 消費性產品
Moldex3D建議產品
? Moldex3D Advanced Package
展開 Abaqus基于粘彈性本構的復合材料固化成型仿真
Abaqus基于粘彈性本構的復合材料固化變形分析
復合材料制件成型過程中，由于材料自身的各向異性、樹脂基體的化學收縮反應以及模具作用等因素的影響，導致制件成型過程中產生殘余應力，引起固化變形，從而增加制造成本和裝配難度。因此，合理預測制件固化過程中殘余應力的發展，計算制件的固化變形量，成為降低制造成本、提高生產效率的重要手段。
復合材料固化成型仿真主要包括三個部分：熱-化學模型，固化動力學方程和固化本構。http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1261705中介紹了固化成型過程中的熱化學模型和固化動力學方程。為了進一步研究復合材料的固化變形過程，本文又引入了粘彈性本構模型，采用完全熱力耦合的分析方法，預測了復合材料的固化變形。
目前常用的固化本構模型包括：線彈性模型，路徑依賴模型和粘彈性本構模型。
Zocher等提出的粘彈性本構模型其本構關系和應力增量方程為：
其中
式中St_im是歷史狀態變量
其中，增量步內的折算時間
式中，Cu_ij和Cf_ij分別為完全松弛剛度和未松弛剛度；aT、Wm和τm分別為轉換因子、權重系數和松弛時間。松弛時間和權重因子如下
通過Umat子程序編寫粘彈性本構模型，結合Hetval、Disp等子程序進行固化成型過程分析。有限元模型如下圖所示，包括復合材料及模具。在回彈分析時，通過Model Change 移除模具。
固化過程中的溫度和固化度關系的關系如圖所示
計算得到的溫度和應力的關系如圖所示
固化過程中的應力場如下圖所示
移除模具后，可以得到復合材料的回彈變形如圖所示
有關于子程序二次開發或者復材仿真的問題可以聯系QQ1653004885或者關注CAE320公眾號
展開 Abaqus基于粘彈性本構的復合材料固化成型仿真
復合材料制件成型過程中，由于材料自身的各向異性、樹脂基體的化學收縮反應以及模具作用等因素的影響，導致制件成型過程中產生殘余應力，引起固化變形，從而增加制造成本和裝配難度。因此，合理預測制件固化過程中殘余應力的發展，計算制件的固化變形量，成為降低制造成本、提高生產效率的重要手段。
復合材料固化成型仿真主要包括三個部分：熱-化學模型，固化動力學方程和固化本構。http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1261705中介紹了固化成型過程中的熱化學模型和固化動力學方程。為了進一步研究復合材料的固化變形過程，本文又引入了粘彈性本構模型，采用完全熱力耦合的分析方法，預測了復合材料的固化變形。
目前常用的固化本構模型包括：線彈性模型，路徑依賴模型和粘彈性本構模型。
Zocher等提出的粘彈性本構模型其本構關系和應力增量方程為：
其中
式中St_im是歷史狀態變量
其中，增量步內的折算時間
式中，Cu_ij和Cf_ij分別為完全松弛剛度和未松弛剛度；aT、Wm和τm分別為轉換因子、權重系數和松弛時間。松弛時間和權重因子如下
通過Umat子程序編寫粘彈性本構模型，結合Hetval、Disp等子程序進行固化成型過程分析。有限元模型如下圖所示，包括復合材料及模具。在回彈分析時，通過Model Change 移除模具。
固化過程中的溫度和固化度關系的關系如圖所示
計算得到的溫度和應力的關系如圖所示
固化過程中的應力場如下圖所示
移除模具后，可以得到復合材料的回彈變形如圖所示
有相關需求歡迎通過微信公眾號聯系我們。
展開 基于ANSYS/LS-DYNA的EFP成型仿真模擬
基于ANSYS/LS-DYNA的EFP成型仿真模擬
基于ANSYS/LS-DYNA的EFP成型仿真模擬
基于ANSYS/LS-DYNA的EFP成型仿真模擬
直播 | Ansys LS-DYNA在沖壓成型仿真中的應用，報名領資料
一直以來，Ansys LS-DYNA在沖壓成型仿真上有著大量成功應用，并被證明是最精確的有限元程序之一，尤其有著高精度的回彈預測。為幫助LS-DYNA用戶進一步提升技術在自主研發創新的應用，3月25日，Ansys將于推出“Ansys LS-DYNA用戶案例競賽” 系列網絡研討會的第4場——Ansys LS-DYNA在沖壓成型仿真中的應用及新用戶界面介紹網絡研討會。歡迎模具、鋼鐵、整車及零部件、家電及高校研究所等相關研究人員報名參加！
【免費預約報名】http://event.31huiyi.com/2017790115/index?c=jishulink
多工序連續成型
本次研討會內容主要包括LS-DYNA在沖壓上的應用概述及簡要歷史回顧；如何使用LS-DYNA來獲得理想的結果，展示哪些參數會影響分析精度，以及它們對CPU成本的影響；以及Ansys開發的適用于沖壓的全新GUI，這個圖形用戶界面的開發始于3年前，旨在讓用戶能夠方便地使用LS-DYNA進行沖壓仿真，特別是能方便地進行多工步（multi-step）作業設置，新的圖形用戶界面無縫集成了前處理器、求解器和后處理器。
會議主題：Ansys LS-DYNA在沖壓成型仿真中的應用及新用戶界面介紹（直播）
時間：3月25日（星期四），9:30-11:30
講師介紹：
朱新海博士 | Ansys首席研發工程師
朱新海博士于1998年畢業于密歇根理工大學機械工程及工程力學系，隨后加入LSTC（現為Ansys公司）。
展開 ANSYS ACP復合材料鋪層固定機翼蒙皮肋筋仿真，附講解視頻及模型文件 ￥98
在E模塊下雙擊Engenering Data，找到材料數據庫，對模型材料進行設置，添加碳纖維（Carbon Fiber 290）、環氧樹脂（Epoxy Carbon UD 230）和PVC Foa 60材料。
4. 定義材料的彈性模量、泊松比等屬性。
5. 回到mechanical界面，更新材料，確保材料屬性正確加載。
6. 設置材料厚度，因后期ACP還會添加，可以隨意設置，確保系統不報錯即可。
2.3 網格劃分
1. 網格尺寸設置：在ANSYS ACP中，網格劃分是復合材料分析的重要步驟。首先，根據幾何模型的復雜程度，設置合理的全局網格尺寸，確保網格既能捕捉細節又不會過于密集。對于關鍵區域（如蒙皮與肋板接觸處），可進行局部網格加密。使用殼單元（Shell Elements）進行劃分，確保層間應力分析的準確性。劃分后需檢查網格質量，避免畸形單元，確保計算結果的可靠性。實際項目中為了計算準確網格可以劃分得密一些，練習時為提高計算速度可以將網格尺寸設置相對大一些，比如該案例可以設置為10mm。
2. 網格生成：生成網格并檢查網格質量，避免畸形單元或過度扭曲，若網格質量不滿足要求，可通過局部加密或調整尺寸進行優化，確保計算結果準確可靠。
3. 命名選擇：為幾何模型中的特定區域或部件（如蒙皮、肋板等）創建明確的標識，以便在后續分析中快速定位和應用相關設置。可以通過右擊模型，選擇Named Selection，為蒙皮、肋板等部件創建命名（盡量使用英文）。
展開 
3/25 Ansys LS-DYNA在沖壓成型仿真中的應用，報名領資料
一直以來，Ansys LS-DYNA在沖壓成型仿真上有著大量成功應用，并被證明是最精確的有限元程序之一，尤其有著高精度的回彈預測。為幫助LS-DYNA用戶進一步提升技術在自主研發創新的應用，3月25日，Ansys將于推出“Ansys LS-DYNA用戶案例競賽” 系列網絡研討會的第4場——Ansys LS-DYNA在沖壓成型仿真中的應用及新用戶界面介紹網絡研討會。歡迎模具、鋼鐵、整車及零部件、家電及高校研究所等相關研究人員報名參加！
多工序連續成型
本次研討會內容主要包括LS-DYNA在沖壓上的應用概述及簡要歷史回顧；如何使用LS-DYNA來獲得理想的結果，展示哪些參數會影響分析精度，以及它們對CPU成本的影響；以及Ansys開發的適用于沖壓的全新GUI，這個圖形用戶界面的開發始于3年前，旨在讓用戶能夠方便地使用LS-DYNA進行沖壓仿真，特別是能方便地進行多工步（multi-step）作業設置，新的圖形用戶界面無縫集成了前處理器、求解器和后處理器。
展開 ANSYS Granta MDS用于仿真的材料數據 附Ansys GRANTA MDS瀏覽版下載
Granta MDS模塊僅適用于Ansys 2019 R2及其后續軟件版本
從Ansys Mechanical中可輕松訪問用于仿真的材料數據，即GrantaMDS模塊，覆蓋廣泛的材料類型。新數據集來自行業標準的材料數據庫，能提供結構分析所需的材料屬性數據。
該材料數據由Ansys Granta數據產品團隊的材料專家整理并維護。GrantaDesign最初為劍橋大學的一個分支機構，是領先的材料信息和相關軟件技術供應商。Ansys于2019年達成對其收購的最終協議，現已成為Ansys的一部分，Granta用于仿真的材料數據管理模塊（Granta Materials Data for Simulation）擁有可靠的數據來源，包括Granta非常全面的Material Universe數據庫以及來自JAHM軟件公司的JAHM仿真數據集，并持續更新擴展數據覆蓋范圍。
主要特征：
? 覆蓋極其廣泛的材料類型，如金屬，塑料，陶瓷，流體，半導體，
PCB層壓板，磁性材料，木材，復合材料，玻璃和泡沫
? 高度集成：無需離開Ansys Mechanical或Ansys Electronics
Desktop界面，即可查找所需材料數據并立即使用
? 超過700個詳細的數據手冊表，介紹了物理，電氣和磁性屬性
以支持Ansys仿真過程
?針對所有材料包含以下室溫材料屬性：
- 線性、各向同性彈性（楊氏模量與泊松比）
- 故障（拉伸屈服強度和拉伸最終強度）
- 熱機械（熱膨脹系數）
- 熱（熱導率和比熱容）
- 電氣（電阻率）
? 多種材料包括溫度變化屬性
? 多種金屬材料還具有雙線性和多線性硬化數據
Granta MDS用于仿真的材料數據集中的每個數據表都代表一種通用材料類型，而不是某個材料生產商的特定產品。
展開 基于FE-SPH耦合的算法采用ANSYS/LSDYNA仿真磨粒磨削硬脆材料的裂紋仿真方法總結 ￥9.99
30angle 裂紋云圖
30angle 沿深度方向的裂紋分布云圖
調試許久的金剛石磨粒磨削硬脆材料引起的裂紋延伸擴展云圖終于有了一定的進展，紀念一下。2021-12-7.
Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析
11月11日，Ansys官方『Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析』研討會為您展開介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM，感興趣的下滑預約學習??
時間：11月11日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：
本次網絡研討會主要介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，聚焦于超彈性本構的選取、基于測試數據的材料參數擬合、非線性計算設置與收斂性調試等關鍵技術。 此外，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM。
講師：
韓鎮澤 | Ansys高級應用工程師
具備多年結構有限元仿真在不同領域的應用經驗。專注于PCB封裝結構可靠性方案，以及消費電子、半導體等行業應用。主要負責產品：Mechanical，Sherlock，PolymerFEM。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
(web: https://s.jishulink.com/ObT0WL)
- -THE END- -
技術鄰簡介：
技術鄰，是一家深耕工科制造業領域逾二十年的專業技術平臺。
我們的服務覆蓋力學、機械、材料、航空、交通運輸、電子電氣、通信、化工、能源、船舶、冶金、建筑土木、水利測繪等眾多專業方向。以CAE仿真為特色和入口，在結構、流體、電磁、熱動力學、工藝、聲、光及加工工藝等領域，擁有深厚的專家資源和項目經驗。累計幫助1200+企業解決制造業研發困擾，100萬+工程師提升專業能力。
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