ansys仿真膠粘單元
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys仿真膠粘單元的視頻教程
增材仿真+生死單元+ansys apdl+熱力耦合+溫度場+應(yīng)力場
介紹：運(yùn)用ANSYS二次開發(fā) APDL語言編輯出參數(shù)化程序來建立模型、控制和劃分網(wǎng)格、 定義材料參數(shù)、施加載荷與邊界條件、分析控制以及求解等完成有限元分析全部過程。在模擬成型過程中，通過改變溫度載荷的位置來模擬噴嘴的掃描移動，利用生死單元循環(huán)算法技術(shù)控制單元“生死”的激活來模擬材料的堆積增加，通過控制單元激活的時間間隔控制成型速度
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ansys仿真膠粘單元的實(shí)例教程
問題：
最近遇到一個仿真項(xiàng)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(jié)構(gòu)仿真工程師，關(guān)于膠粘凝固過程的仿真——膠水由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，似乎和結(jié)構(gòu)仿真沒什么關(guān)系，自己也不知道如何進(jìn)行計算。所以就查詢了deepseek和豆包，然后就知道了ansys官方已經(jīng)針對該問題設(shè)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(fèi)插件，人窮志短買不起，哎?。? 然后就查詢了一些關(guān)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(jī)理研究-朱曉搏”寫的比較詳細(xì)，指出膠粘過程大致階段如下，詳細(xì)內(nèi)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(diǎn)結(jié)束。在這一階段中，膠層為粘流態(tài)，表現(xiàn)為高粘度的流體。
? 第二階段從膠粘劑凝膠開始，經(jīng)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(tài)。這一階段是整個固化過程中膠層屬性最為復(fù)雜的階段。包括膠層固化反應(yīng)收縮和溫度、膠層狀態(tài)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(tài)，其物理屬性只與溫度相關(guān)。在此狀態(tài)下，膠層的鏈段被凍結(jié)，變形能力很小，具有較高的模量。
這里結(jié)合當(dāng)前工作需求和實(shí)際狀態(tài)，以上述論文中的膠粘凝固過程為基礎(chǔ)，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(tài)，結(jié)構(gòu)變形應(yīng)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(yīng)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?yōu)閮蓚€階段。
展開 第一篇梁單元的軸力圖
（理論計算、ABAQUS仿真、ANSYS仿真方法）
篇幅內(nèi)容僅針對自我學(xué)習(xí)總結(jié)展示，并希望給軟件初學(xué)者帶來一定啟發(fā)。
結(jié)構(gòu)有限元仿真中有兩種一維單元：桁架與梁
桁架單元：僅承受軸力作用；如二力桿。由于只在軸向承受拉/壓載荷，所以只需要定義截面面積；應(yīng)力和變形均與截面形狀無關(guān)。ABAQUS 6.14-4中對應(yīng)單元為truss T2D2；ANSYS 18.0中對應(yīng)單元為link180。
梁單元：可承受軸向拉/壓載荷，具有承受扭轉(zhuǎn)和彎曲的能力。由于可承受扭轉(zhuǎn)、彎曲等組合變形，梁單元需要定義截面形狀。ABAQUS與ANSYS對應(yīng)均為beam單元。
孫訓(xùn)芳先生的《材料力學(xué)》例題2-1：一等直桿及其受力情況如下圖，試作桿的軸力圖。
由于桁架單元僅能承受拉/壓載荷；而梁單元可承受拉、壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)的組合變形，梁單元可承受的載荷類型更為復(fù)雜，故此篇通篇采用梁單元作為分析。
展開 圖1
壓縮機(jī)是空調(diào)主要的振動元器件，壓縮機(jī)主體通過底部的若干個橡膠腳墊安裝在壓縮機(jī)安裝框架上，壓縮機(jī)的振動主要通過兩個路徑傳遞給空調(diào)框架：1.通過橡膠墊傳遞給壓縮機(jī)安裝架然后進(jìn)一步傳遞給整機(jī)；2.通過壓縮機(jī)的吸排氣管傳遞給整機(jī)。需要平衡兩個路徑，來平衡整機(jī)振動和管路振動，傳遞給管路振動能力較多時會增加管路泄漏的概率。
在《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-梁單元3》中對比了梁單元和實(shí)體單元的結(jié)果，表明梁單元計算結(jié)果更容易接近理論計算值，且付出的計算資源是很小的。但并非所有情況都是這樣，下面介紹一種情況實(shí)例來說明問題。
如圖兩端固支的C型薄壁梁，在梁中心位置作用一個F=100N的集中力，具體作用點(diǎn)是C型截面的上邊沿（上右圖），下面分別采用梁單元和殼單元分別計算該結(jié)構(gòu)工況下梁的變形梁，讀者可以自行計算嘗試并分析哪種結(jié)算結(jié)果更可靠？造成這個結(jié)果的原因是什么？我們?nèi)绾卧诹?em>單元與殼單元之間做選擇
梁截面尺寸
展開 HyperBeam view視圖下開始都是空白的，在左側(cè)右擊空白區(qū)域在彈出的快捷菜單選擇創(chuàng)建，選擇ANSYS下預(yù)設(shè)的截面類型，選擇csolid即為圓形實(shí)體截面，新建的截面名稱命名為section_csolid。設(shè)置半徑為2，視圖區(qū)顯示截面效果，右側(cè)顯示截面的幾何屬性。
切換回到Model View視圖下，選中property下的section，將Hyper beam section設(shè)置為剛才新建的section_csolid，此時再通過設(shè)置在圖形區(qū)顯示出了梁的3D效果，如下圖的最下面圖標(biāo)。
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精彩鏈接：
《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-梁單元2》
《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-梁單元3》
《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-梁單元4》
《正確選擇梁單元及如何考慮梁剪切變形》
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ansys仿真膠粘單元的最新內(nèi)容
問題：
最近遇到一個仿真項(xiàng)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(jié)構(gòu)仿真工程師，關(guān)于膠粘凝固過程的仿真——膠水由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，似乎和結(jié)構(gòu)仿真沒什么關(guān)系，自己也不知道如何進(jìn)行計算。所以就查詢了deepseek和豆包，然后就知道了ansys官方已經(jīng)針對該問題設(shè)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
通過節(jié)點(diǎn)法建立的橋梁模型
靜力分析的前12階模態(tài)
開篇點(diǎn)題，不說廢話，直接給出生成梁單元的手動操作方式和模塊化命令流。
手動操作
介紹一下標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)梁單元截面特性，便于后續(xù)的梁單元建模和仿真。
1，CAD做成sat文件：首先生成面域
2，file導(dǎo)入ACIS
3，定義單元，劃分網(wǎng)格
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
在設(shè)備吊裝以及桁架、纜索等結(jié)構(gòu)中經(jīng)常使用link180桿單元，link180單元是一種3D單元，具有軸向上的拉壓但不具備承受彎矩的功能。需要輸入實(shí)常數(shù)為截面面積及單位長度上的質(zhì)量。可以通過設(shè)置KEYOPT(2)關(guān)鍵字來設(shè)置桿保持截面不變或剛性，通過KEYOPT(10)=1允許用戶輸入初始應(yīng)力子程序。
下面主要介紹link180在設(shè)備吊裝中的使用。
圖1是一個正中間帶有一個質(zhì)量單元的方框梁
圖1
壓縮機(jī)是空調(diào)主要的振動元器件，壓縮機(jī)主體通過底部的若干個橡膠腳墊安裝在壓縮機(jī)安裝框架上，壓縮機(jī)的振動主要通過兩個路徑傳遞給空調(diào)框架：1.通過橡膠墊傳遞給壓縮機(jī)安裝架然后進(jìn)一步傳遞給整機(jī)；2.通過壓縮機(jī)的吸排氣管傳遞給整機(jī)。需要平衡兩個路徑，來平衡整機(jī)振動和管路振動，傳遞給管路振動能力較多時會增加管路泄漏的概率。
combin14單元
圖1 combin14單元圖示
combin14單元可以模擬1-D、2-D和3-D下具有軸向和旋轉(zhuǎn)剛度的彈簧。在hypermesh中可以為combin14單元設(shè)置3個關(guān)鍵字，如圖2分別是：
KeyOpt1，求解類型，默認(rèn)為線性求解，但是當(dāng)CV2阻尼參數(shù)不為零時必須設(shè)置為非線性求解類型；
KeyOpt2和KeyOpt3，設(shè)置不同維度時的自由度，默認(rèn)下為
質(zhì)量單元屬于0維單元，ANSYS提供了質(zhì)量單元mass21，該單元有6個自由度，3個平動自由度和3個繞軸的轉(zhuǎn)動自由度，可以分別設(shè)置不同方向上的不同質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，但是一般3個平動方向上的質(zhì)量是相同的，而3個轉(zhuǎn)動方向上的轉(zhuǎn)動慣量可能分別不同。轉(zhuǎn)動慣量可能對某些非轉(zhuǎn)動模態(tài)影響較小甚至可以忽略，但是對某些模態(tài)影響比較明顯，所以在較容易獲得部件轉(zhuǎn)動慣量的情況下盡量將部件簡化為質(zhì)量單元時輸入每個方向上的轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)
在《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-梁單元3》中對比了梁單元和實(shí)體單元的結(jié)果，表明梁單元計算結(jié)果更容易接近理論計算值，且付出的計算資源是很小的。但并非所有情況都是這樣，下面介紹一種情況實(shí)例來說明問題。
如圖兩端固支的C型薄壁梁，在梁中心位置作用一個F=100N的集中力，具體作用點(diǎn)是C型截面的上邊沿（上右圖），下面分別采用梁單元和殼單元分別計算該結(jié)構(gòu)工況下梁的變形梁，讀者可以自行計算嘗試并分析哪種結(jié)算結(jié)果更可靠
針對一個懸臂梁的固有頻率求解，本節(jié)課對采用梁單元、實(shí)體單元和理論計算結(jié)果進(jìn)行對比。
存在上圖尺寸的懸臂梁，分別采用三種方式計算該懸臂梁的第一階固有頻率。
1.理論計算
上式為計算懸臂梁的第一階固有頻率的計算公式，式中：
E：材料彈性模量-210000MPa
I：梁截面的慣性矩-2.6667mm^4
L：100mm
b:2mm
h:4mm
m:梁的質(zhì)量-7.85e
圖1
上圖為兩個1mm厚鈑金通過折彎形成的C型梁，通過焊接拼接在一起，兩個C型梁的截面方向均為開口朝外，下面通過該實(shí)例詳述創(chuàng)建該梁單元的方法。
1.抽取梁截面
將CAD文件導(dǎo)入hypermesh后如圖1所示，然后按照圖2進(jìn)入HyperBeam面板。
圖2
選擇solid section，切換到面選擇，選擇圖中梁的端面點(diǎn)擊create后成功提取梁的截面并自動切換到
