Ansys準靜態壓縮過程
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
Ansys準靜態壓縮過程的視頻教程
ANSYS-WorkBench基礎教程 拉伸試件的準靜態過程+對稱結構分析
本課程主要講解了workbench通過對稱建模的方式對拉伸試件的準靜態過程進行分析，并對分析結果進行擴展顯示。
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準靜態壓縮實驗仿真教學
采用Lsdyna軟件采用二維軸對稱模型建模，模擬了圓柱試樣在1m/s的壓縮速率下發生塑性變形的整個過程，最終采集到了載荷-位移曲線，經過相應處理以后即可得到材料的應力應變關系，仿真的K文件已經放到了附件中，可自行下載使用。
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Ansys準靜態壓縮過程的實例教程
ABAQUS模擬圓管準靜態壓縮過程 ￥9.9
軟件：ABAQUS-Explicit
輸出結果：
n 準靜態壓縮過程中，圓管的應力與變形
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，后面用于設置重量和邊界條件。
Step2：材料與截面屬性
材料參數：包含密度、彈性模量、泊松比和屈服強度
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，通過移動和旋轉調整二者的相對位置，然后通過陣列功能建立對側的壓板，亦可通過添加instance的方式建立對側的壓板。
展開 ANSYS/LS-DYNA巖石、混凝土準靜態壓縮模擬
準靜態拉伸
1. 如何判斷一個過程是準靜態過程，通常通過不同模型的能量響應。
在abaqus/Explicit 中，有如下能量平衡方程
EI為內能（彈性應變能，塑性耗散能，蠕變或粘彈性耗散能，為應變能，如殼單元或者梁單元的橫向剪切應變儲存的能量）
Ev是粘性耗散能，（阻尼過程做功）
EFD是摩擦耗散能
EKE是動能，
EIHE是內部熱能
EW是外載做的外力功
EPW是由于接觸懲罰
ECW是由于約束懲罰
EMW質量縮放做功
EHF是通過外部通量產生的外部熱能
能量之間可以轉換，但是總量應該是一個常數，這就是能量平衡原理。
2. 單軸拉伸實例說明
圖1 單軸拉伸示意圖
如圖1是一個單軸拉伸示意圖，我們通過質量縮放，縮小自然時間等手段可以對計算進行加速。但是如果加載過快，就會導致速度過大。質量縮放不合理，就會導致質量過大，這兩個選項共同影響動能，如果動能在這個過程中占比超過內能的5%，那我們認為這個就不是準靜態過程。需要調整參數，重新加載。
如果輸出該過程的能量歷史，曲線應該是這樣的。
如果加載過程中，除了要研究的物體，還有施加約束或者剛體，不是我們要研究的主體，但是能量歷史輸出的是整個模型的能量，這時候就要減去剛體部分的動能。分析主體的能量中的動能占比。
圖3 gyroid壓縮過程
如圖3所示，加了兩塊剛體進行加載。那么首先要在歷史輸出中定義壓板的能量輸出，之后再用總的動能減去剛體動能，得到極小曲面的動能。進而來判斷是否滿足準靜態過程。
沒有減去剛體部分動能時，得到的能量曲線是不合理的，如下圖4所示，所以要減去剛體的動能。
圖4 動能與內能曲線
展開 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
等效應變：
材料的狀態：
橡膠試件尺寸按照美國測試與材料協會頒發的橡膠壓縮性能的標準試驗方法中設置[1]，圓柱狀測試樣件直徑設為28.6mm，厚度設為12.5mm，載荷加載速率設置為12mm/min。
具體的仿真設置可參見付費文件，文件包含DYNA隱式準靜態壓縮的K文件、參考文獻PDF及本文內容文檔。
本例采用表1中Mooney?Rivlin模型的材料系數進行了硬度為50和70， C2/C1 分別為0.05、0.25和0.5時的硅橡膠壓縮仿真，所得到的等效應力云圖和最大主應變云圖如圖1和圖2。
圖1 等效應力云圖
圖2 最大主應變云圖
提取仿真結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，三組系數的計算結果幾乎無差異；變形較大時，所進行的三組MR系數中均是 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系數的計算參考是較為合適的參數，可盡可能減小誤差，適用于大多數橡膠材料的仿真計算。
圖3 單軸壓縮載荷隨材料變形的變化曲線
聲明：本文僅根據理論推導、半經驗公式及仿真分析進行了Mooney?Rivlin模型本構參數的確定，有條件應根據實際實驗具體確定經驗公式及比值，但可參照本文的仿真計算方法開展參數對比確定。
參考文獻：
[1]American Society for Testing and Materials. (2001). Standard Test Methods for Rubber Properties in Compression (D 575 – 91). West Conshohocken, PA: ASTM.
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一套基于 MATLAB/Fortran 編寫的二維鍵基近場動力學（Bond-based Peridynamics）數值仿真代碼。程序采用經典的動態松弛算法（Dynamic Relaxation），將動力學方程轉化為解決準靜態問題的工具，模擬二維材料在單軸壓縮載荷下的響應及裂紋擴展過程。
準靜態模擬方案：利用動態松弛代碼，通過人為阻尼迭代，穩定求解準靜態單軸壓縮過程。
基于經驗公式的不同硬度下橡膠Mooney?Rivlin模型本構參數的確定方法
—使用LS-DYNA隱式算法進行準靜態橡膠壓縮數值模擬
一、引言
橡膠材料的力學特性一般是通過材料力學性能試驗得到應力-應變數據，之后擬合相應的本構模型來得到其材料系數，然而這組系數只能在橡膠相應的實驗應變范圍內使用，一旦超出實驗應變范圍，這組系數就不再可靠。考慮到實驗的成本、實驗條件的多變、橡膠的材料不均勻及仿真研究時的迅速
ANSYS/LS-DYNA巖石、混凝土準靜態壓縮模擬
準靜態拉伸
1. 如何判斷一個過程是準靜態過程，通常通過不同模型的能量響應。
在abaqus/Explicit 中，有如下能量平衡方程
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EFD是摩擦耗散能
EKE是動能，
EIHE是內部熱能
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
等效應變：
材料的狀態：
軟件：ABAQUS-Explicit
輸出結果：
n 準靜態壓縮過程中，圓管的應力與變形
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，后面用于設置重量和邊界條件。
本篇博文是ANSYS與ABAQUS比較系列的第6個算例。對于該算例，本篇博文用ANSYS模擬。
【問題描述】
模擬單向壓縮試驗，材料在壓縮過程中，發生了塑性變形。現在已知其變形過程中真實應力與塑性應變曲線，要用軟件復現此過程。
已知：圓柱試樣直徑為30mm，高50mm。壓頭將其壓縮20mm。
材料的彈性模量為210e3MPa,泊松比為0.3，
材料的真實應力-塑性應變列表如下
本篇博文是ANSYS與ABAQUS比較系列的第6個算例。對于該算例，本篇博文用ABAQUS模擬。
【問題描述】
模擬單向壓縮試驗，材料在壓縮過程中，發生了塑性變形。現在已知其變形過程中真實應力與塑性應變曲線，要用軟件復現此過程。
已知：圓柱試樣直徑為30mm，高50mm。壓頭將其壓縮20mm。
材料的彈性模量為210e3MPa,泊松比為0.3，
材料的真實應力-塑性應變列表如下
