鋼管沖擊分析的案例
鋼管沖擊碰撞仿真分析
PIPE-WALL.mp4
簡介：生活中管材類結構最為常見，通常作為支撐結構件存在于各種汽車、機器以及建筑行業中，這些作為結構支撐的管類材料在受到沖擊時會產生不同程度的變形，為了分析這些支撐管在撞擊作用下的應力分布、變形程度以及薄弱區域，使用有限元軟件進行預研究就變得十分重要。通過建立一個簡單點的方形結構鋼材料在受重力沖擊時薄弱區域的變形模型，對重物沖擊下的受力變形進行分析，以及對類似情況進行歸納，可以演化出多種沖擊和跌落仿真模型。
仿真：通過建立Q235鋼的有限元模型，對方管受到重物沖擊碰撞時產生的應力應變情況以及材料薄弱位置行為進行分析。由于右側墻體視為剛性體，為了加速計算仿真結果，材料屬性進行簡化設置，分析步設置為顯示動力學分析，歷史輸出中主要是分析左側沖擊重物的位移和方管撞擊剛性墻時的沖擊力。在接觸屬性中，對分析中的剛體進行定義，對方管和左側重物之間進行綁定，對方管和右側剛性墻使用面面接觸屬性。由于是沖擊載荷，因此在載荷分析模塊中，除了定義邊界條件以外，還要在預定義場中定義初始的速度沖擊，通常在跌落和沖擊仿真中都是預定義場定義載荷。網格劃分就比較簡單了，兩個剛體進行簡化處理，方管進行sweep網格畫法，都做好就可以計算了。
分析：從圖中和視頻中可以看出來，左邊是建立的一個剛性面，這個剛性面既可以假設為一個墻體，也可以假設為是地面，右邊是一個200kg的重物，也可以假設為是運動中的汽車，此時中間的方形鋼管不能用來跳鋼管舞只能是受到擠壓作用產生形變，實際生活中也可能是汽車的框架結構。
展開 不同沖擊速度及沖擊方式對薄壁不銹鋼鋼管材料沖擊的影響仿真
不同沖擊速度及沖擊方式對薄壁不銹鋼鋼管材料沖擊的影響仿真
1仿真背景
眾所周知，基于各種動力學仿真軟件進行沖擊與跌落的仿真實驗一直備受重視。而對于薄壁鋼管材料的沖擊仿真實驗由于沖擊速度與沖擊方式不同，便會帶來差異化結果。因此，針對不同的工況，需要合理采取不同的沖擊方式設置，以期得到合理的結果。本文旨在建立恒定式沖擊速度、正弦式交變沖擊速度、三角波式沖擊速度、鋸齒波沖擊速度及矩形波沖擊速度5種不同沖擊速度及方式對鋼管的沖擊仿真模型，為沖擊仿真實驗提供理論參考。
2模型建立
薄壁鋼管的截面是矩形的對稱面，因此本文建立矩形薄壁鋼管的四分之一軸對稱模型，薄壁鋼管采用shell單元，不銹鋼材料選用各向同性材料本構，設置沙漏能以控制整體的能量平衡設置。不銹鋼的四分之一模型在ANSYS/LSDYNA中建立，模型的前處理也在其中完成，在完成前處理后生成K文件，分別在LSPP中進行后處理及載荷曲線的設置。不銹管的四分之一模型如圖1所示。
圖1不銹管的四分之一模型設置
3沖擊速度的影響
在分析沖擊方式對不銹管變形的影響前，需要考慮沖擊速度對其影響。不同的沖擊速度勢必會導致的不同的變形。因此本文首先建立了三種不同的工況，沖擊速度分別為50m/s、100m/s、150m/s。從較低速度到一個較高速度的過渡來分析不銹管的變形情況。圖2給出了3種不同工況下沖擊完成后不銹管的變形情況?？梢钥闯觯?em>沖擊速度小不銹管的變形小，沖擊速度的增大會導致變形增大，在大沖擊下不銹管的變形程度可以看成是小沖擊下變形的累積。因此可以得出沖擊速度是造成不銹管變形的主要原因，不同的沖擊速度大小可以看成是小沖擊速度的不斷累積對不銹管的破壞。
圖2不同工況下沖擊完成后不銹管的變形情況
4幾種不同的沖擊方式
沖擊方式的定義是通過定義不同的載荷曲線來實現的。
展開 復雜相貫焊接鋼管節點有限元分析
有限元節點采用MIDAS FEA進行網格劃分，導入midas GEN進行節點計算
ABAQUS—鋼管混凝土梁柱節點滯回分析
<p>采用ABAQUS軟件建立了<strong style="color: rgb(217, 33, 66);">鋼管混凝土梁柱</strong><strong style="color: red;">節點</strong>，模型如下：</p><p class="ql-align-center"><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/202111/imgs/70ea4933caa040c2b8615be4a2c4e357"></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202111/imgs/01002223ba7441fa8d6d53c2c7f2ae65"></p><p><strong style="color: red;">模型簡介：</strong></p><p><strong>單元</strong>：混凝土和鋼管采用C3D8R，鋼筋采用T3D2進行模擬。</p><p><strong>本構</strong>：混凝土采用CDP模型（Mander計算本構），鋼管采用雙折線模型。</p><p><strong>網格：</strong>混凝土柱、梁、鋼筋50mm。
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展開 鋼管混凝土抗爆炸分析
等效單自由度分析，包教包會，
ANSYS Workbench 中鋼管的壓縮變形分析 ￥20
本實例以一根空心鋼管為例施加一平板來壓扁鋼管，獲取相應的壓縮變形量和應力分布。
關于非線性分析，主要是材料的非線性和接觸非線性，本實例采用等向強化材料模型來模擬應力應變曲線。相應的設置接觸參數使之容易收斂。
1.材料，采用多線性來模擬，
2.將壓板設置為剛體，不參與變形
3.將所有模型取一般分析，設置對稱方式，
4.設置多步載荷，實現壓板的下移與上移
5.提取結果，查看應力或應變
該實例可以較好的在ANSYS Workbench中完成塑形的仿真，對于超過屈服強度的仿真有一定的指導意義
下面的ANSYS Workbench計算源文件包括設置方法和流程
展開 ANSYS Workbench 中鋼管的折彎變形分析 ￥29
ANSYS Workbench 中鋼管的折彎變形分析
奔馳車漏油事件中大家關注到了汽車質量的重要性，汽車發動機當中有很多的油道管線，那么管線在折彎當中會不會發生破裂，導致漏油的發生呢？會不會發生同樣的在奔馳車上讓你哭的情況呢？下面我們從專業的仿真方面考慮管線折彎的這么一個過程.
鋼管折彎是很常見的一種現象，如圖所示，那么手工折彎需要多大的力量呢，折彎過程鋼筋管線會不會變形，很多工人都是靠經驗完成的。如果當我們身邊沒有專業工具的生活，生活中遇到需要折彎鋼管的時候，怎么實現呢，下面通過一個實例來看一下手工鋼管折彎的仿真分析過程。（公眾號：CAE_ANSYS），看看管線折彎過程中的應力分析，查看是否發生管線的破壞。
本實例主要講解了在ANSYS Workbench中如何采用非線性技術模擬鋼管的折彎過程問題。主要涉及到知識點如下：
模型的建立過程，
材料雙線性或非線性的設置方法
鋼管和加工折彎機的接觸設置方法，
折彎過程的設置，
鋼管的進給設定，
鋼管折彎結果的提取，
非線性分析的收斂設定注意事項，關于非線性分析，主要是材料的非線性和接觸非線性，本實例采用等向強化材料模型來模擬應力應變曲線。相應的設置接觸參數使之容易收斂。
展開 火作用下鋼管約束鋼筋混凝土柱溫度場分析
2.3 模型建立
利用有限元軟件ABAQUS 求解圓鋼管約束鋼筋混凝土柱截面溫度場。采用結構化網格劃分，鋼管采用四結點熱分析殼單元DS4，混凝土采用八結點三維熱分析實體單元DC3D8，鋼筋、箍筋采用二結點熱分析桁架單元DC1D2。鋼管和混凝土之間采用接觸定義，界面熱阻R= 0. 01 m2·℃ /W。鋼筋與混凝土之間采用Tie 約束，以保證鋼筋和混凝土交界面間無熱損失。鋼管約束鋼筋混凝土柱的網格劃分如圖1 所示。
a—混凝土單元劃分; b—鋼管單元劃分; c—鋼筋單元劃分。
圖1 網格劃分示意
2.4典型算例
圖2 為計算所得火作用下圓鋼管約束混凝土柱受火90，180 min 時的截面溫度場，其中截面邊長D= 500 mm，含鋼率α = 2%( α =和分別為鋼管與混凝土的截面面積) ，鋼筋采用，構件兩端一倍直徑范圍內箍筋采用，其余部位設置為。為保證構件體現出鋼管約束鋼筋混凝土柱的受力形式，保證鋼管不直接承受縱向荷載的作用，在柱兩端距端部50 mm 處分別設縫，寬度為10 mm。
展開 【經典案例欣賞6】復雜鋼管混凝土構件受力分析
項目難點：
1、精細建模；
2、鋼管與混凝土之間的接觸設置；
3、若需要，還需考慮初始曲線。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
鋼管混凝土ABAQUS模型-數值分析-偏壓 ￥20
鋼管混凝土偏壓分析CAE模型，考慮非線性、初始缺陷、大變形等等。
與試驗結果鼓曲、承載力、下降段高精度匹配，大家可以參照練習。
學習類似問題的模擬，引入初始缺陷方法，材性本構的取值，網格劃分等等。
基于ANSYS/LS-DYNA的空拔鋼管有限元分析
空拔鋼管過程由于能夠有效靈活地縮減鋼管直徑，獲得所需的機械性能，因而在實際生產中被廣泛應用。目前以實驗分析為主的研究成果一直用于指導工業生產。許多理論研究都將復雜的三維變形簡化為軸對稱變形，對其變形過程與機理仍然缺乏系統深入地認識，導致生產中出現鋼管縱裂、表面橫裂和模具磨損嚴重等問題分析不夠。本文應用ANSYS軟件的LS-DYNA（顯式動力分析）模塊建立了三維空拔鋼管有限元模型，動態模擬了鋼管空拔過程，得到了各種場量的分布及工藝參數對拔制力的影響，進而分析了生產中常見問題的成因，并為模具和拔管優化設計提供了可靠的理論依據。
1 分析模型的建立
1.1 基本原理
空拔鋼管是一個既有接觸非線性，又有幾何非線性和邊界非線性的多重非線性相互耦合問題，鋼管和模具的幾何模型如圖1所示，其變形區分為減徑區和定徑區兩部分，在拔制力的作用下鋼管和模具接觸，鋼管在軸向伸長的同時產生徑向收縮，進入定徑區后鋼管產生彈性恢復。
根據虛功率原理建立考慮變形速度和加速度的有限元方程為：
式（1）通常有隱式和顯式兩種解法，本文采用了ANSYS軟件的LS-DYNA模塊所提供的顯式解法。
1.2 空拔鋼管有限元模型的建立
鋼管和模具幾何上是繞同一軸線的回轉體，利用ANSYS前處理器很容易建立起鋼管和模具的三維實體模型。選用具有顯式分析功能的SOLID164單元對實體模型劃分網格，為得到較為規則的網格分布，本文采用了映射分網技術（Mapped mesh），分網后鋼管和模具的有限元模型如圖2所示。
展開 中空夾層鋼管混凝土柱-H型鋼梁節點性能分析全過程CAE文件 ￥150
家人們，經過一年多的學習和論文折磨，本人終于畢業了，由于時間有限，以后可能會考慮做視頻來講解，近期就把所有論文分析過程中的資料、CAE文件全部打包放到附件中，供給大家參考，大家如果在模型計算中有不收斂、報錯等現象不妨試試我的參數，謝謝各位大佬指正啦。（付費文件為百度網盤鏈接）文件一共好幾十個G，只能放鏈接大家自行下載啦
【經典案例欣賞26】復雜鋼管混凝土空間多向節點受力分析
項目難點：
1、復雜鋼管混凝土快速建模；
2、空間節點荷載施加；
3、設計院節點設計快速分析。
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鋼管混凝土柱軸壓受力及分析結果處理 ￥20
我讀博士期間一直研究鋼管混凝土結構，使用ABAQUS計算過許多鋼管混凝土靜力性能，經驗很豐富。發表過SCI論文，但由于篇幅有限，期刊論文中沒能很清楚的解釋，如何建模和調整模型，實際上這些內容也不應該在論文中出現，都是在學習中逐漸摸索出來的。
現在工程和研究中，很多人會用到ABAQUS來分析鋼管混凝土或者相關的組合結構。許多人來問鋼管混凝土在ABAQUS中建模的相關問題，尤其是怎么設置接觸、收斂性調整的問題，怎么調整荷載-位移曲線，使其和試驗曲線更加吻合的問題，等等。
因此，我制作這個帖子，將一些關鍵問題說明，以附件的形式詳細給出，供初學者或者有一定基礎的人員借鑒。相信看過之后會有不少心得。不但對于鋼管混凝土建模，對ABAQUS的學習也會更進一步。
附件包括6個文件：
1.鋼管混凝土CAE模型1個文件（包含1個分析初始缺陷，1個為軸壓全過程分析兩個模型，均為設置對稱邊界的1/8模型，計算速度很快）；
2.鋼管本構和混凝土本構計算程序（2個文件）；
（小程序計算出來數據很多，可以挑十幾個數據輸入，不影響精度，但是會很好收斂）
3.接觸設置方法及引入鋼管焊接殘余應力方法1個文件；
（文件中說的很詳細，按照設置即可，殘余應力對其承載力和初始剛度有不同程度的影響）
4.引入初始缺陷方法1個文件；
（計算1模態方法，形成位移文件，引入，文件中有詳細說明）
5.來源參考文獻及其中的鋼管混凝土結果處理曲線1個文件；
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