有限元仿真
關注創建者：王楊 創建時間：2015-12-22
有限元仿真的視頻教程
基于ABAQUS的旋壓成型有限元仿真—旋壓
第2章 ?筒形件旋壓成型有限元仿真 ? ? 本章詳細講解筒形件旋壓成型的有限元仿真步驟，在ABAQUS軟件中選用具體案例一步一步操作，以及仿真分析時軟件中的一些設計技巧等。 ? 第3章 ?旋壓成型的后處理 ? ? 本章主要對上一章案例結果進行處理，包括結果是否準確，外徑圓度的測量，徑向力、切向力和軸向力的查看等。 ?
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沖壓成型及回彈有限元仿真-abaqus
學習本教程你將會得到： 沖壓成型有限元仿真的模型建立及結果分析。 回彈分析有限元仿真的模型建立及結果分析，以及相關應用介紹，例如切削殘余應力的求解與此方法相同之處。 提示：附件為材料參數excel, cae ， inp 及 結果 odb 文件， 供練習使用。
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有限元仿真的實例教程
有限元法被認為是一種切削過程中預測過程變量、揭示微觀物理現象、深入研究切削機理的有效方法。因此，運用有限元仿真對宏觀和微觀尺度切削過程進行研究，區分宏觀和微觀過程變量有限元仿真模型的差異，進而提高宏觀和微觀尺度有限元仿真的精度、工件表面質量和刀具壽命是必要的。有限元仿真模型的可靠性和有效性很大程度取決于仿真方法、本構模型、摩擦模型和損傷模型對網格單元、材料的動態力學行為、刀具-切屑-工件接觸過程和切屑的形成機制描述的準確性。建立更符合真實切削情況的有限元仿真模型，可以為優化切削過程變量和工藝參數提供參考。
因此，針對不同材料和加工方式，對宏觀和微觀過程變量和材料去除機制預測的有限元仿真進展進行了綜述，如圖1所示。同時，討論了金屬切削過程有限元仿真的研究和發展方向，為未來的建模方向提供了指導。
圖1 文章框架
二、主要內容
分別從仿真模型的建立、宏觀工藝變量仿真模型、微切削過程仿真模型和有限元仿真的擴展等四部分進行了綜述，如圖2所示。
圖2 文章的主要框架
1）系統介紹了仿真方法，材料的本構模型，摩擦模型，損傷模型及其修正模型的適用條件和預測精度，為建立符合真實切削狀態的有限元模型提供依據。
a）對比了各種仿真方法對切屑形態、切削力殘余應力等仿真結果的準確性。
b）分析了各種本構模型，摩擦模型，損傷模型及其修正模型的適用性、改進的方向，尤其是本構模型在高溫、高應變、應變-應變率-溫度耦合條件的應用，二維和三維有限元建模時摩擦模型的差異，以及在損傷起始、損傷演化和失效過程中如何建立損傷準則使仿真結果的準確性更接近于真實情況。
展開 圖1 晶間應力腐蝕開裂的電鏡掃描顯示結果
基于晶體微觀結構的建模和斷裂力學有限元仿真可以對應力腐蝕開裂的過程進行可視化的模擬。利用有限元仿真，可以進一步提高我們對應力腐蝕開裂的理解，并且通過有限元仿真的方式可以對應力腐蝕開裂的產生進行相應的預測，為核電廠一回路的金屬元器件正常運行提供相應的保障。
本案例基于有限元斷裂力學仿真，對應力腐蝕開裂的生成過程進行相應的仿真。
02
仿真方案
在晶體微觀結構建模上，本案例利用10節點四面體單元對晶粒結構進行相應建模，模擬實際的晶體結構。如下圖所示，整個正方體結構代表研究樣品的一個微小樣本，每個彩色的不規則結構代表一個晶粒。整個所研究的材料樣本的有限元網格中包含172個晶粒、52000個節點，35000個10節點四面體單元。平均每個晶粒中包含210個單元。
圖2 晶體的有限元建模
應力腐蝕有兩種不同的類型，一種是沿晶腐蝕，另外一種是穿晶腐蝕，穿晶腐蝕的機理更加復雜。目前有限元仿真可以對沿晶應力腐蝕的過程做出仿真。首先需要確定所有晶粒之間的邊界，從而進一步在仿真中得到發生應力腐蝕開裂的路徑。如下圖所示找出了所有的晶體邊界。
圖3 開裂路徑的設置
應力腐蝕過程存在著三個階段：潛伏階段、裂紋萌生階段以及裂紋傳播階段。在潛伏階段中，晶體微結構受到應力作用和晶間腐蝕作用的影響，但是并沒有裂紋生成。在裂紋萌生階段中，裂紋開始生成，但是裂紋穿透深度很小。
展開 從數值上來看，隨著網格數量增大，參數的數值解越來越趨向于定值，且從四十萬網格到八十萬網格相鄰兩數據相差約為4%；從八十萬網格到一百六十萬網格相鄰兩數據相差約為1%；故可認為此時的數值仿真結果已經收斂，網格無關性驗證完畢。
關于網格無關性的驗證，你學會了嗎？
下載地址：有限元仿真實踐原理
從設計上應該盡可能考慮到各種工況條件下其破壞的可能性，現代設計借助的手段很多，有限元仿真分析技術就是其中一項很重要的技術。本期通過螺栓孔的失效來向大家呈現有限元仿真分析給設計帶來的幫助。本文報道的研究采用的軟件是ABAQUS。
圖1 鋁合金板螺栓孔有限元仿真分析模型及網格劃分
圖2 有限元仿真分析計算結果與實際結果比對
圖3 Von Mises應力分布與應力分布曲線
由此看來，有限元仿真分析是一種針對構件受力與變形分析比較實用的軟件。其準確性取決于所采用的材料性能參數的準確性與模型的準確性，同時還需要相關實驗進行驗證。
參考文獻：
KhosroFallahnezhad, Andrew Steele and Reza H. Oskouei. Failure Mode Analysis ofAluminium Alloy 2024-T3 in Double-Lap Bolted Joints with Single and DoubleFasteners; A Numerical and Experimental Study. Materials 2015, 8, 3195-3209.
文章來源：金屬材料科學與技術
展開 “Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。從本期起，我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
作品名稱：有直流偏磁PWM波電壓勵磁磁心損耗的有限元仿真
作者：福州大學電氣工程與自動化學院 | 秦家正/汪晶慧/江盛凌
關鍵詞：磁心損耗、有限元仿真、有直流偏磁的PWM波電壓
作者說
Ansys Maxwell 有限元仿真軟件利用有限元分析求解已知邊界條件的泊松方程或者麥克斯韋方程獲得磁性元件的磁矢位分布，進而得到磁通密度分布，其可精確地獲得磁心內磁通密度分布。然而，其內部自帶的磁心損耗密度模型不足以支持現有功率變換器中磁性元件磁心損耗仿真計算。但是，結合有限元仿真軟件Maxwell 和PyAnsys 二次開發接口，給有直流偏磁PWM波電壓勵磁磁心損耗的精確仿真提供有力支持。并且有望實現更復雜的高低頻復合波勵磁磁心損耗的精確仿真計算。
功率變換器中磁性元件的勵磁波形
有直流偏磁高頻脈寬調制波（Pulse Width Modulation, PWM）電壓勵磁的磁心損耗精確計算是業內難點。
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考慮熱源的瞬態熱傳導有限元求解器2小時前
關鍵詞：熱源，瞬態，熱傳導，有限元求解器，三角形單元，自研
在《瞬態熱傳導有限元求解器開發》一文中，我們介紹了自研的二維瞬態熱傳導求解器。
當時那個控制方程沒有考慮熱源，邊界條件中只涉及溫度、熱流、對流。然而在很多問題中，熱源才是最關鍵的邊界條件，比如電發熱、化學反應生熱。
熱源的處理
熱源是體熱，相對應的熱流是面熱。兩者處理方式類似，都是根據單位熱功率值和幾何尺寸計算熱功率，然后加到控制方程矩陣的右側
4.【2025年行業最佳實踐獎】居佳怡 | 復旦大學，K-Clip治療三尖瓣反流的數值仿真研究：數量與植入位置的影響分析：利用Ansys LS-DYNA和Fluent進行心臟瓣膜領域的有限元仿真，模擬術前狀態及3種植入策略，是Ansys在醫療健康領域的最佳應用示范。
畢業于哈爾濱工業大學熱力渦輪機專業，20年不同領域的結構有限元仿真應用經驗。目前負責Ansys結構產品技術支持工作，主要負責產品：Mechanical，Ncode，Motion。
關鍵詞：CFD，有限元，對流項，繞流，迎風格式，湍流模型
在《流體有限元求解器開發-不可壓定常流動模型》一文中，我們介紹了考慮對流項的不可壓流動求解器的實現。
然而正如所預料的那樣，一旦流速高一些，或者粘性小一些，仿真結果就容易發散，收斂性成為一大難題。
為了解決這個問題，CFD大神們想出了各種手段，有的嚴格按照理論去處理盡力彌合。有的則主打靈感修正，問就是人工粘性、人工擴散、人工穩定
感興趣的下滑預約學習??
時間：4月30日（星期四），16:00-17:00
內容簡介：
本次 webinar 將會介紹 Lumerical 用于垂直腔面發射激光器設計的新型求解器, 全新的 VCSEL 設計工具支持模擬 VCSEL 的光學、電氣和熱行為，專為需要 VCSEL 全耦合多物理有限元仿真的研究人員和工程師設計。
仿真教學：結合 ANSYS 等軟件，對比不同邊界條件下的應力分布，驗證有限元仿真精度，是力學經典教學案例。
如需案例實操視頻歡迎留言或私信！
</p><p><strong>（2）多軟件協同的有限元仿真建模</strong></p><p>第一步，在UG中構建鏡頭三維模型，包含鏡片、主筒、隔圈、鏡框等核心部件，簡化微小特征以提升仿真效率，鏡片與鏡框配合間隙初步設為2×10?3 mm。第二步，將模型導入Ansys Workbench，劃分550438個高質量四面體網格（如圖2所示），確保應力與變形計算精度。
width="177"></p><p class="ql-align-center"><strong>周錚 | Ansys光學應用技術主管</strong></p><p><strong>主題簡介：</strong>本次直播將會介紹 Lumerical 用于垂直腔面發射激光器設計的新型求解器, 全新的 VCSEL 設計工具支持模擬 VCSEL 的光學、電氣和熱行為，專為需要 VCSEL 全耦合多物理有限元仿真的研究人員和工程師設計
，簡化為少量用于有限元仿真的特征載荷路徑，然后借助有限元分析，計算出襯套在整個多維載荷空間中所有特征載荷路徑上的點對應的應力-應變響應。
憑借超過200%應變的等雙軸拉伸等關鍵數據的支撐，我們的模型能更真實地預測材料在大變形下的硬化行為，顯著提升有限元仿真精度。
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無縫銜接
擬合出的材料參數可直接導入 Ansys、Abaqus、MSC.Marc 等主流仿真軟件，無縫對接您的設計與分析流程。
準確的仿真，始于準確的材料模型。
