ansys蠕變仿真的案例
基于UMAT的蠕變變形仿真
關鍵詞：蠕變，彈塑性，θ方程，時間，高溫
什么是蠕變
學材料力學都會接觸到材料屈服，但是蠕變就未必會學。除了研究這個方向的學生，大部分人可能接觸不到。
簡單理解蠕變，就是結構在外載荷不變情況下，變形隨著時間推移而逐漸增加。
通常蠕變都會和熱關聯，高溫等惡劣服役環境下，材料性能緩慢下降，較容易產生蠕變的現象。
它和疲勞有點像，主要區別在于，疲勞強調“交變載荷”工況，而它強調載荷不變，性能下降。
從載荷變形曲線看，它和屈服可能更像，有些材料的屈服會呈現載荷基本保持不變，但是變形卻顯著增加。但是也是有區別的，屈服強調載荷接近材料極限，且不可逆，短時間內發生。而蠕變一般是結構正常服役工況，應力水平不高，且要有較長時間周期，比如地基的沉降現象。
仿真方法
目前對于金屬的力學行為研究，越來越多的學者從微觀尺度入手，像晶體塑性力學等就是典型代表，滑移、位錯等理論也成為研究材料失效或者性能下降的重要工具。
相比于宏觀唯象模型，這類微觀模型當然更具有物理意義，也更先進，能解釋很多現象。但是當下的研究生培養方式，使得很多學生進入一個領域后，過早的集中在某個點的研究，而未形成對該領域有效的、可靠的認知。以至于，似乎他在某個學科方向研究了三五年，但是似乎對這個方向他又知之甚少。
這就像，搞編織復合材料卻不懂層合板，懂金屬的晶體塑性力學，卻不懂最常見的JC彈塑性模型。有點像辟邪劍譜，練的快是快，但是沒有根基。
扯遠了，回到蠕變這個問題，我們采用唯象模型，簡單講就是根據試驗數據擬合的蠕變模型。
展開 Ansys Workbench蠕變分析
（圖片來源于網絡）
02
Ansys Workbench中蠕變分析設置
Ansys Workbench中進行蠕變分析設置與普通靜力分析的主要區別就是材料本構設置和分析步設置。
第一步：建立分析流程
第二步：設置材料蠕變屬性
Ansys Workbench中有多種蠕變本構模型，如下圖中Creep目錄所示（具體的介紹可參考ansys幫助文檔）。
雙擊Creep下的某一蠕變本構模型，在材料屬性欄會增加相應的屬性參數輸入框。
【資料】ansys蠕變分析
ok
基于ANSYS Workbench蠕變分析的設置方法 ￥19.89
基于ANSYS Workbench蠕變分析的設置方法
蠕變分析是指材料相關的一種屬性，指率相關性的一種屬性，即隨著是時間的變化，其靜態保持的應力或者應變會發生變化
其基本原理如下
1.為將材料的率相關性打開
RATE,ON !
ansys蠕變資料分享（免費）
ansys蠕變相關知識以及兩個實例，
ansys非線性分析-蠕變.pdf
矩形板蠕變實例.doc
螺栓蠕變分析實例.pdf
基于ANSYS經典界面的受拉平板的蠕變分析
大多數金屬在高溫下都表現出蠕變行為。
所謂蠕變，是指材料在長時間的恒溫、恒定載荷作用下，持續發生塑性變形的行為。
那么如何對蠕變行為進行仿真呢？本文給出一個例子，該例子十分簡單，是對一個900度下的受拉平板做蠕變分析。
該例子來自于《ANSYS機械工程應用精華50例》的第22個例子?！荆ǖ谌妫?，高耀東，劉學杰主編，電子工業出版社，2011.】，本文主要對其加強了顯示部分和講解部分，以便用戶能更清晰地理解其分析過程。
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[問題描述]
一矩形平板，左端固定，右端作用有恒定壓力P=100MPa，平板長100mm，高30mm，材料的彈性模量是2e5MPa,泊松比是0.3，
蠕變方程是：，要分析在900度下，10萬秒后平板的位移情況。
【問題分析】
此問題屬于材料非線性的結構靜力學分析。
模型十分簡單，是薄板，平面應力問題，創建長方體后劃分網格即可以得到有限元模型.
材料模型：要定義蠕變參數。
用兩種方式進行比較，一種是有蠕變發生的，一種是沒有蠕變發生的。
【問題求解】
1. 前處理
（1.1）創建單元類型
/prep7
et,1,plane42
上述命令進入到前處理器，并創建了單元類型plane42,默認是平面應力問題。
（1.2）定義材料模型
mp,ex,1,2e5
mp,prxy,1,0.3
tb,creep,1
tbdata,1,5e-23,7
上述命令首先定義了材料的彈性模量與泊松比，然后定義了蠕變模型，并給定了兩個系數。
（1.3）創建幾何模型
rect,1,100,0,30
上述命令繪制一個矩形。
展開 粘結劑高溫高濕蠕變仿真建?？偨Y ￥20
基于COMSOL的膠黏劑蠕變仿真建?？偨Y
摘要：
室溫固化環氧樹脂膠黏劑是比較典型的粘彈性材料，研究其力學性能時首先要考慮它的粘彈性，通常將粘彈性分為靜態粘彈性和動態粘彈性。高聚物動、靜態粘彈性的影響因素較多，主要有溫度、應力、頻率、應變和物理老化等，在長期載荷作用下易產生蠕變變形。
本文對膠黏劑的蠕變仿真建模方法進行總結。
框架：
1. 蠕變概念及本構模型介紹
2. 膠黏劑的蠕變仿真建模
3. 調研的幾種環氧樹脂膠結劑的蠕變參數
全文14頁。
利用Abaqus的UMAT子程序仿真木材蠕變現象
蠕變現象
蠕變現象簡單講，就是載荷不變，材料或者結構變形隨著時間的推移而逐漸增加的現象。引起蠕變的原因有很多，溫度、材料本構、載荷水平等等。從微觀機理上可以追溯到晶體結構。當然這不是我們做工程的該考慮的。
我們要考慮的是，如何用一個本構來描述這種變形特點。下面這個圖具備相當的代表性。
通常這類問題一個顯著的特點就是和時間相關，類似于一個生長現象。搞自然科學的，看到這基本都能猜到，這個本構一定要有自然常數。下面我們將以木材蠕變為例，介紹下在ABAQUS UMAT中如何實現蠕變仿真。
2. 本構理論
文獻[1]給出了木材蠕變過程中本構：
3. 算例
3.1 模型
考慮懸臂梁模型，如下圖。
3.2 邊界條件
根據蠕變的定義，模型必須現有一個穩定的載荷，因此可以分成兩個step。第一個step，完成力加載，第二個step保持載荷，實現蠕變變形的生長。
需要指出的是，蠕變通常需要在較長的時間尺度上才能有明顯的效果。比如我們要觀察100天的變形情況，那么這個時候，ABAQUS設定的總時間還是1，在UMAT里面要乘以相應的系數，給出物理時間，才能有效的實現蠕變效果。
3.3 結果
最終得到懸臂梁端部位移如下圖所示。從圖中可以看出，在最初的幾天，蠕變變形較大，隨著時間的推移，變形增加的幅度放緩，符合蠕變的特點。
參考文獻
[1] 《濕度變化和荷載作用下膠合木曲梁的工作性能研究》
[2] 《旋切板膠合木的蠕變及其對結構穩定性的影響》
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展開 Abaqus粘彈性材料蠕變測試仿真案例講解
Abaqus粘彈性材料蠕變測試仿真案例講解
基于ansys渦輪盤蠕變及低周疲勞壽命可靠性分析方法
對于航空發動機高溫部件渦輪盤來說，蠕變失效和疲勞失效是其兩種主要的失效模式：在循環工作條件下，蠕變損傷和疲勞損傷不斷累積，并且蠕變損傷和疲勞損傷存在交互作用。因此，蠕變一疲勞損傷分析就成為渦輪盤壽命預測的重要組成部分。此外，由于金屬材料在高溫和高應力下存在明顯的蠕變變形，從而造成渦輪盤存在應力松弛現象，是否考慮應力松弛效應的壽命預測可能導致相差幾倍甚至上百倍的差別
基于ansys渦輪盤蠕變及低周疲勞壽命可靠性分析方法.pdf
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
概述
本指導文檔旨在幫助新手使用?ANSYS Composite PrepPost（ACP）模塊進行復合材料的分析。本教程以機翼蒙皮為案例，結合本教程，您將學習如何創建復合材料模型、定義材料屬性、設置鋪層、進行網格劃分、施加載荷和邊界條件，并最終求解和分析結果。
2. 操作流程
2.1 幾何處理
1. 幾何導入與處理：
o 在 SpaceClaim 或其他三維軟件（如CATIA、SolidWorks、Inventor等）中對幾何模型進行預處理，確保模型的完整性和準確性。
o 對于機翼蒙皮和肋板等復雜結構，需將蒙皮和肋板分割為獨立的面或體，以便后續定義接觸關系和鋪層順序。在接觸區域（如蒙皮與肋板的連接處），需進行精確的幾何分割，確保接觸面清晰且邊界明確。
o 為了便于共節點識別或接觸定義，可在接觸區域生成輔助線或面，確保網格劃分時節點對齊，避免因網格不匹配導致計算錯誤。
2.2 材料定義
1. 在左側Component Systems找到ACP模塊，拖拽到A模塊下Gometry下，這樣可以利用前面已有的模型。
2. 雙擊E模塊下的model，打開mechanical界面。
3. 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.
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ANSYS Workbench汽車防撞梁碰撞仿真，附講解視頻及模型文件 ￥88
ANSYS Workbench防撞梁碰撞仿真指導手冊
本案例文檔，適合本科畢業設計水平，具有極高參考價值，請合理使用文檔。涉及汽車防撞梁結構的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結果處理等各個方面。設置方法程詳細，結果結果合理。相關復合材料鋪層均可使用該文檔方法設置完成。
附帶詳細講解視頻和案例模型
1. 概述
本手冊旨在指導用戶使用ANSYS Workbench進行防撞梁碰撞仿真分析。通過幾何處理、材料定義、網格劃分、接觸設置、邊界條件定義、計算參數配置及結果分析等步驟，完成從建模到仿真的全流程操作。本手冊適用于結構工程師、仿真分析師及相關技術人員。
2. 幾何處理
2.1 幾何導入
推薦使用SpaceClaim或DesignModeler (DM) 進行幾何前處理，二者在抽殼、幾何修復等操作中效率較高。也可選擇用其他三維CAD軟件（如SolidWorks、CATIA）導入幾何，但需確保導出格式兼容（如.stp、.igs）。
打開Workbench，進入Geometry模塊。右鍵點擊Import Geometry，選擇防撞梁模型文件（如.stp格式）。點擊Generate生成幾何體，雙擊進入該模塊，檢查模型完整性。也可以先打開該模塊，再導入幾何。
2.2 幾何簡化（抽殼）
防撞梁通常采用殼單元（Shell Element）簡化，以減少計算量。
操作步驟：在SpaceClaim/DM中選擇抽殼工具（Thin/Surface）。點擊目標面，設置厚度方向（例如3mm），生成殼模型。隱藏實體模型（快捷鍵F9），僅顯示殼結構。
幾何檢查：切換至線框模式（Wireframe），檢查自由邊（紅色顯示）。
展開 基于Adams與Ansys的噴漿機斷臂仿真分析 附ANSYS和ADAMS聯合仿真步驟--剛柔混合模型
后臂各鉸點x、y、z方向受力情況
基于Ansys的后臂有限元模型建模及仿真
1.基于HyperMesh有限元模型前處理
為了獲得精度較高的網格，也方便定義后臂材料屬性。本案例中使用HyperMesh對后臂幾何體進行網格劃分。
HyperMesh網格模型
為了方便在對應的鉸點上施加上面得到的Adams仿真分析得到的受力結果，在后臂的鉸座表面處均建立了點網格（MASS21）,并與鉸座表面節點建立起剛性連接。定義點網格質量近似為0，這樣在點網格施加的力可以等效的傳遞到鉸座表面各節點處。
HyperMesh中建立的剛性連接
2.Ansys有限元模型
將HyperMesh建立的網格文件輸出為cdb格式并導入到Ansys中，在油缸鉸座位置設置約束，并在鉸點處分別添加x、y、z方向的作用力。（注意：此時坐標系需要與Adams中是否保持一致）
Ansys 仿真模型
進行上述設置后，進行慣性釋放（Inertia Relif）后進行求解，得到后臂應力仿真分析結果。
后臂應力仿真分析結果
后臂斷裂位置與有限元結果對比
通過對比該公司現場問題斷臂的位置和有限元仿真結果，后臂出現裂縫和斷開位置均位于后臂的T型角處，與仿真應力最大位置一致。
后臂斷裂位置與有限元結果對比
下載地址：ANSYS和ADAMS聯合仿真步驟--剛柔混合模型建立
展開 ANSYS SpaceClaim 仿真建模和CAE仿真、CFD仿真模型處理知識總結
SpaceClaim、Mindmaster相關課程如下：
ANSYS SpaceClaim 202【視頻】 - 技術鄰 https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15841
用思維導圖mindmaster去學習課程【視頻】 - 技術鄰 https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15809
stl、obj快速轉STP研習課程【視頻】 - 技術鄰 https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14526
展開 ANSYS Workbench 和 ANSYS 聯合仿真
圖 3 更新 Mechanical APDL
打開 ANSYS：右鍵單擊 Mechanical APDL 下的 Analysis ，選擇 Edit in Mechanical APDL，如圖 4 。
圖 4 打開ANSYS
讀入 ANSYS Workbench 的運算結果和模型：進入 ANSYS 工作界面后，界面是沒有任何模型及運算結果的，General Postproc - Read Results 下沒有 Polt Results 結果，點擊左上角 RESUME_DB ，如圖 5。
圖 5 讀入 ANSYS Workbench 的運算結果和模型
顯示 ANSYS Workbench 的運算結果和模型：單擊 General Postproc - Read Results 下 Last Set 或 Polt Results 即可看仿真結果，如圖 6。
圖 6 顯示 ANSYS Workbench 的運算結果和模型
此時即完成了 ANSYS 讀取 ANSYS Workbench 的結果操作。
特別說明：
有兩個方面我們要特別注意：一，在運算前就設置好 Save MAPDL db 功能，否則 ANSYS 中無法讀取 ANSYS Workbench 結果，還需重新計算，對于復雜結構瞬態重新計算時間特別長；二，導入模型為網格模型，無法對模型進行網格操作。
文章來源： ANSYS及ANSYS Workbench工程實戰
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