Ansys準(zhǔn)靜態(tài)壓縮仿真的案例
ANSYS/LS-DYNA巖石、混凝土準(zhǔn)靜態(tài)壓縮模擬 ￥10
ANSYS/LS-DYNA巖石、混凝土準(zhǔn)靜態(tài)壓縮模擬
ABAQUS模擬圓管準(zhǔn)靜態(tài)壓縮過程 ￥9.9
軟件：ABAQUS-Explicit
輸出結(jié)果：
n 準(zhǔn)靜態(tài)壓縮過程中，圓管的應(yīng)力與變形
n 圓管的支反力
n 圓管的能量吸收特性（塑性變形耗散能量）
Step1：
建立Part：圓管為殼體3D-deformable-shell，壓板為剛體3D-rigid body-shell，剛體需要添加reference point，位置任意，后面用于設(shè)置重量和邊界條件。
Step2：材料與截面屬性
材料參數(shù)：包含密度、彈性模量、泊松比和屈服強(qiáng)度
Section：厚度為2mm；賦予圓管section，剛體不需要section
Step3：裝配
選擇建立好的part作為instance，通過移動和旋轉(zhuǎn)調(diào)整二者的相對位置，然后通過陣列功能建立對側(cè)的壓板，亦可通過添加instance的方式建立對側(cè)的壓板。
展開 Quasi-Static準(zhǔn)靜態(tài)情況下方管壓縮（Workbench Explicit Dynamic） ￥20
利用workbench Explicit Dynamic 模塊中的Quasi-Static方法可以很方便的求解方管的壓縮。你方管采用shell單元，上下支板為剛體。Ecplicit Dynamic模塊采用顯示積分，相對workbench中的屈曲模塊更好的求解非線性問題，在大變形下仍然
等效應(yīng)變：
材料的狀態(tài)：
基于經(jīng)驗(yàn)公式的不同硬度下橡膠Mooney?Rivlin模型本構(gòu)參數(shù)的確定方法（使用LS-DYNA隱式算法進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)橡膠壓縮數(shù)值模擬） ￥12.86
橡膠試件尺寸按照美國測試與材料協(xié)會頒發(fā)的橡膠壓縮性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法中設(shè)置[1]，圓柱狀測試樣件直徑設(shè)為28.6mm，厚度設(shè)為12.5mm，載荷加載速率設(shè)置為12mm/min。
具體的仿真設(shè)置可參見付費(fèi)文件，文件包含DYNA隱式準(zhǔn)靜態(tài)壓縮的K文件、參考文獻(xiàn)PDF及本文內(nèi)容文檔。
本例采用表1中Mooney?Rivlin模型的材料系數(shù)進(jìn)行了硬度為50和70， C2/C1 分別為0.05、0.25和0.5時的硅橡膠壓縮仿真，所得到的等效應(yīng)力云圖和最大主應(yīng)變云圖如圖1和圖2。
圖1 等效應(yīng)力云圖
圖2 最大主應(yīng)變云圖
提取仿真結(jié)果中的載荷和變形曲線，如圖3所示，無論橡膠硬度50還是70，在變形低于1.5mm時，三組系數(shù)的計(jì)算結(jié)果幾乎無差異；變形較大時，所進(jìn)行的三組MR系數(shù)中均是 C2/C1 為0.25時在其余兩組曲線中間，因此選定比值為0.25作為MR系數(shù)的計(jì)算參考是較為合適的參數(shù)，可盡可能減小誤差，適用于大多數(shù)橡膠材料的仿真計(jì)算。
圖3 單軸壓縮載荷隨材料變形的變化曲線
聲明：本文僅根據(jù)理論推導(dǎo)、半經(jīng)驗(yàn)公式及仿真分析進(jìn)行了Mooney?Rivlin模型本構(gòu)參數(shù)的確定，有條件應(yīng)根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)具體確定經(jīng)驗(yàn)公式及比值，但可參照本文的仿真計(jì)算方法開展參數(shù)對比確定。
參考文獻(xiàn)：
[1]American Society for Testing and Materials. (2001). Standard Test Methods for Rubber Properties in Compression (D 575 – 91). West Conshohocken, PA: ASTM.
展開 
準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效仿真 ￥100
所以提出一種基于準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效的仿真方法。
MATLAB/FORTRAN | 鍵基近場動力學(xué)（BBPD）動態(tài)松弛法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮模擬（含預(yù)制裂隙），反力計(jì)算應(yīng)力應(yīng)變曲線 ￥119
一套基于 MATLAB/Fortran 編寫的二維鍵基近場動力學(xué)（Bond-based Peridynamics）數(shù)值仿真代碼。程序采用經(jīng)典的動態(tài)松弛算法（Dynamic Relaxation），將動力學(xué)方程轉(zhuǎn)化為解決準(zhǔn)靜態(tài)問題的工具，模擬二維材料在單軸壓縮載荷下的響應(yīng)及裂紋擴(kuò)展過程。
準(zhǔn)靜態(tài)模擬方案：利用動態(tài)松弛代碼，通過人為阻尼迭代，穩(wěn)定求解準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮過程。
預(yù)制裂隙建模：代碼內(nèi)置預(yù)制裂隙邏輯，用戶可根據(jù)需求自定義裂隙的位置、角度和長度，觀察裂隙對材料強(qiáng)度的影響。
鍵基 PD 理論基礎(chǔ)：嚴(yán)格遵循 BBPD 理論，涵蓋近場半徑（Horizon）確定、微模量計(jì)算及斷裂準(zhǔn)則。
單軸壓縮工況：預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的單軸壓縮邊界條件，模擬材料在受壓狀態(tài)下的損傷演化。
應(yīng)力應(yīng)變曲線計(jì)算：通過反力計(jì)算試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
MATLAB/Fortran 編寫：代碼結(jié)構(gòu)清晰，算法邏輯直觀，無須配置復(fù)雜的第三方環(huán)境，適合學(xué)習(xí)與二次開發(fā)。
損傷演化可視化：程序包含后處理模塊，可生成裂紋擴(kuò)展路徑、損傷場分布圖。
參數(shù)可調(diào)：材料參數(shù)、幾何尺寸、離散間距及迭代終止條件均可靈活修改。
展開 LS-DYNA考慮熱效應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸仿真 ￥19.98
有關(guān)熱-力耦合仿真，LSTC官方網(wǎng)站中提供了許多相關(guān)的例子。本文以材料單軸拉伸試驗(yàn)為例，說明如何在LS-DYNA中實(shí)現(xiàn)熱-力耦合仿真。本例K文件中去除溫度等關(guān)鍵字可實(shí)現(xiàn)無溫度的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸。
1. 工況
某合金材料以某一速率進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)加載，環(huán)境溫度為500攝氏度。試樣網(wǎng)格如圖所示，一端固定，一端進(jìn)行加載，研究溫度效應(yīng)對材料的影響。
2. 求解設(shè)置
本例子，采用隱式算法，設(shè)置*INITIAL_TEMPERATURE、*LOAD_THERMAL，*CONTROL_THERMAL-等關(guān)鍵字，實(shí)現(xiàn)金屬材料的熱-力耦合求解
3.結(jié)果
有效應(yīng)力云圖：
溫度云圖：常溫算例中，如有僅結(jié)構(gòu)仿真，沒有熱傳導(dǎo)，使試樣中的塑性功90%轉(zhuǎn)化為溫度。500度算例中，固定端和加載段為剛體材料，不產(chǎn)生熱。
力-位移曲線，從圖中明顯看出溫度的軟化效應(yīng)。
展開 abaqus用riks仿真出的結(jié)果和implicit不中準(zhǔn)靜態(tài)模擬結(jié)果一樣，哪個可信度更高？
abaqus用riks仿真出的結(jié)果和implicit不中準(zhǔn)靜態(tài)模擬結(jié)果一樣，哪個可信度更高？
ANSYS CFX 壓縮機(jī)仿真-離心壓縮機(jī)葉輪
本文利用CFX模擬離心壓縮機(jī)葉輪的氣動性能。
注：本文采用CFX 2019R2進(jìn)行演示
1 幾何模型
幾何模型來自ANSYS-CFX的教程文檔。下圖是幾何模型的示意圖。這個葉輪有24個葉片，以22360rpm的轉(zhuǎn)速繞Z軸旋轉(zhuǎn)。
△ 幾何模型示意圖
2 BladeGen定義幾何
啟動Workbench 2019 R2，將BladeGen模塊拖入工程視圖，右擊
A2：Blade Design→Properties，在屬性面板中設(shè)置如下圖所示
△ 屬性設(shè)置
加載創(chuàng)建好的葉輪。
ANSYS Fluent 壓縮機(jī)仿真｜離心壓縮機(jī)計(jì)算
本案例演示利用Fluent計(jì)算離心式壓縮機(jī)內(nèi)部流程并實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的一般流程。
1 問題描述
要計(jì)算的壓縮機(jī)如下圖所示。
其包含6個主葉片及6個分流葉片，只計(jì)算單流道模型，如下圖所示。
流體介質(zhì)為空氣，葉輪轉(zhuǎn)速155733 rpm，沿z軸旋轉(zhuǎn)。
2 計(jì)算流程
啟動Workbench，讀取文件
TurbochargerCompressorFluentStartingPoint.wbpz
添加Fluent模塊，計(jì)算模塊如下圖所示
雙擊
D2單元格進(jìn)入Fluent
3 Fluent計(jì)算
3.1 General設(shè)置
進(jìn)入
General設(shè)置面板，保持默認(rèn)設(shè)置
設(shè)置
angular-velocity的單位為
rev/min
3.2 Models設(shè)置
開啟能量方程
選擇使用
SST k-omega湍流模型
3.3 Materials設(shè)置
指定密度為
ideal-gas，指定粘度為
sutherland
Sutherland對話框采用默認(rèn)設(shè)置。
展開 ANSYS CFX-壓縮機(jī)CFD仿真流程
CFX-壓縮機(jī)仿真
壓縮機(jī)的仿真涉及到的是可壓縮流體的一個仿真，所以本次的課程主要涉及到的是可壓縮流體的一個仿真流程。
ansys和LS-DYNA進(jìn)行聯(lián)合軌道動靜態(tài)仿真對比（加上軌道不平順）
鋼軌和軌枕的垂向位移：
其中鋼軌垂向位移為0.877mm其中軌枕為0.465mm，為了驗(yàn)證位移的正確性，在ANSYS中進(jìn)行靜力計(jì)算，采用兩對個力模型軸重14t的轉(zhuǎn)向架對軌道的力進(jìn)行加載結(jié)果如圖為0.9mm
加入軌道不平順的軌道模型：
為了接近仿真的真實(shí)性，加入軌道不平順如圖，
其中加入軌道不平順后輪軌力如圖：
其中靜止時也是69.9kN，動態(tài)最大為96.8kN，加入不平順后對輪軌力的影響較大。
鋼軌和軌枕位移：
其中軌枕和鋼軌垂向位移好像沒變，很奇怪。希望大佬批評指正。希望使用ls-dyna的人一起交流。我群號 198456828
ANSYS Forte對容積式壓縮機(jī)的仿真優(yōu)勢及應(yīng)用
容積式壓縮機(jī)內(nèi)部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復(fù)雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機(jī)內(nèi)部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機(jī)運(yùn)行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設(shè)置和收斂性上有較高要求。
壓縮機(jī)的運(yùn)行是一個動態(tài)過程，因此在模擬時多采用非穩(wěn)態(tài)的仿真計(jì)算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區(qū)域，會導(dǎo)致計(jì)算時間長、計(jì)算量大等問題；同時想要得到動態(tài)的溫度和壓力分布，后處理也會較為復(fù)雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機(jī)仿真中的優(yōu)勢
傳統(tǒng)的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機(jī)的仿真均采用動網(wǎng)格來處理，即在每一個時間步長下網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)位置更新一次。ANSYS Forte在求解時采用3D瞬態(tài)可壓縮的流動，網(wǎng)格自動生成且不需要提前生成網(wǎng)格，可用于計(jì)算往復(fù)式活塞壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)等多種壓縮機(jī)形式。
在仿真過程當(dāng)中，F(xiàn)orte可以自動檢測面與面之間小的間隙并進(jìn)行網(wǎng)格加密處理，同時采用經(jīng)驗(yàn)間隙模型（Empirical gap model）來補(bǔ)償間隙中分辨率差的網(wǎng)格。當(dāng)研究間隙大小對壓縮機(jī)的性能影響時，我們不需重新建立不同間隙大小的幾何模型，來對比不同尺寸下的間隙流動特征，而直接通過基于泊肅葉流動剪切應(yīng)力的經(jīng)驗(yàn)間隙模型來得到間隙內(nèi)的流動特征，從而解決了間隙網(wǎng)格質(zhì)量差帶來的問題，同時不影響計(jì)算速度以及精度。
ANSYS Forte推薦采用Ensight對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，瞬態(tài)計(jì)算過程中，計(jì)算結(jié)果可直接立刻動態(tài)傳輸給Ensight進(jìn)行分析，從而得到詳細(xì)的溫度以及壓力場信息等，同時還可以查看任意位置的網(wǎng)格特征。
展開 仿真案例｜使用Ansys綜合設(shè)計(jì)提高曝氣壓縮機(jī)的效率
為了設(shè)計(jì)這些壓縮機(jī)的前一代，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師使用了經(jīng)驗(yàn)方法。該過程首先使用一維分析和工程直覺，獲得了具有合理效率水平的初始設(shè)計(jì)。其次建立了一個臺架模型，方便進(jìn)行粗略的性能測試。葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)人員審查了試驗(yàn)結(jié)果，并對哪些設(shè)計(jì)變更可能帶來顯著的性能改進(jìn)作出了有根據(jù)的猜測。這些設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崿F(xiàn)重大改進(jìn)，但不能完全優(yōu)化設(shè)計(jì)。全尺寸原型并不總是符合設(shè)計(jì)規(guī)格，這就需要昂貴的原型建造和物理測試的額外周期。
2 新型離心壓縮機(jī)
為了設(shè)計(jì)用于廢水處理行業(yè)的最新單級離心式壓縮機(jī)，大陸工業(yè)公司從設(shè)計(jì)過程開始就利用模擬來優(yōu)化設(shè)計(jì)，然后再投入物理原型。
Continental Industrie選擇Ansys集成方法進(jìn)行渦輪機(jī)設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)原因：Ansys解決方案的易用性使其能夠在短時間內(nèi)定義完整的工作流程和方法；Ansys參數(shù)化平臺讓團(tuán)隊(duì)可以探索完整的設(shè)計(jì)空間，高精度確定最優(yōu)解決方案，消除猜測工作；并且流動和結(jié)構(gòu)工程團(tuán)隊(duì)都使用相同的設(shè)計(jì)幾何結(jié)構(gòu)工作，這使得將兩種模擬類型合并到優(yōu)化中成為可能。
3 工程師運(yùn)用Ansys Workbench輕松設(shè)計(jì)和優(yōu)化壓縮機(jī)
4 工程師使用仿真模擬來實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)
初步設(shè)計(jì)
Continental Industrie工程師使用Ansys Vista CCD工具（與Ansys BladeModeler軟件一起使用）根據(jù)輸入?yún)?shù)（如壓力比、質(zhì)量流量、旋轉(zhuǎn)速度和其他幾何約束）對壓縮機(jī)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)或尺寸確定。他們手工評估了大約50個葉輪葉片，對不同參數(shù)的影響有知情理解。然后使用Ansys DesignXplorer對約200多個設(shè)計(jì)進(jìn)行了設(shè)計(jì)評估，達(dá)到從一維角度充分優(yōu)化變化。Vista CCD提供的非常短的運(yùn)行時間使得我們可以在不到一分鐘的時間內(nèi)評估每個設(shè)計(jì)。
展開 ANSYS Forte對容積式壓縮機(jī)的仿真優(yōu)勢及應(yīng)用
容積式壓縮機(jī)內(nèi)部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復(fù)雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機(jī)內(nèi)部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機(jī)運(yùn)行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設(shè)置和收斂性上有較高要求。
壓縮機(jī)的運(yùn)行是一個動態(tài)過程，因此在模擬時多采用非穩(wěn)態(tài)的仿真計(jì)算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區(qū)域，會導(dǎo)致計(jì)算時間長、計(jì)算量大等問題；同時想要得到動態(tài)的溫度和壓力分布，后處理也會較為復(fù)雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機(jī)仿真中的優(yōu)勢
傳統(tǒng)的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機(jī)的仿真均采用動網(wǎng)格來處理，即在每一個時間步長下網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)位置更新一次。ANSYS Forte在求解時采用3D瞬態(tài)可壓縮的流動，網(wǎng)格自動生成且不需要提前生成網(wǎng)格，可用于計(jì)算往復(fù)式活塞壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)等多種壓縮機(jī)形式。
在仿真過程當(dāng)中，F(xiàn)orte可以自動檢測面與面之間小的間隙并進(jìn)行網(wǎng)格加密處理，同時采用經(jīng)驗(yàn)間隙模型（Empirical gap model）來補(bǔ)償間隙中分辨率差的網(wǎng)格。當(dāng)研究間隙大小對壓縮機(jī)的性能影響時，我們不需重新建立不同間隙大小的幾何模型，來對比不同尺寸下的間隙流動特征，而直接通過基于泊肅葉流動剪切應(yīng)力的經(jīng)驗(yàn)間隙模型來得到間隙內(nèi)的流動特征，從而解決了間隙網(wǎng)格質(zhì)量差帶來的問題，同時不影響計(jì)算速度以及精度。
ANSYS Forte推薦采用Ensight對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，瞬態(tài)計(jì)算過程中，計(jì)算結(jié)果可直接立刻動態(tài)傳輸給Ensight進(jìn)行分析，從而得到詳細(xì)的溫度以及壓力場信息等，同時還可以查看任意位置的網(wǎng)格特征。
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