Ansys準靜態壓縮過程的案例
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 ￥10
ANSYS/LS-DYNA巖石、混凝土準靜態壓縮模擬
準靜態過程的能量問題
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 Quasi-Static準靜態情況下方管壓縮（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
等效應變：
材料的狀態：
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） ￥12.86
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.
展開 MATLAB/FORTRAN | 鍵基近場動力學（BBPD）動態松弛法實現準靜態單軸壓縮模擬（含預制裂隙），反力計算應力應變曲線 ￥119
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。
預制裂隙建模：代碼內置預制裂隙邏輯，用戶可根據需求自定義裂隙的位置、角度和長度，觀察裂隙對材料強度的影響。
鍵基 PD 理論基礎：嚴格遵循 BBPD 理論，涵蓋近場半徑（Horizon）確定、微模量計算及斷裂準則。
單軸壓縮工況：預設標準的單軸壓縮邊界條件，模擬材料在受壓狀態下的損傷演化。
應力應變曲線計算：通過反力計算試樣的應力應變曲線。
MATLAB/Fortran 編寫：代碼結構清晰，算法邏輯直觀，無須配置復雜的第三方環境，適合學習與二次開發。
損傷演化可視化：程序包含后處理模塊，可生成裂紋擴展路徑、損傷場分布圖。
參數可調：材料參數、幾何尺寸、離散間距及迭代終止條件均可靈活修改。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例6---單向壓縮過程模擬1
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
【問題分析】
分析類型：因為是緩慢加載的，使用靜力學分析。由于是接觸問題，為了保證收斂，使用兩個分析步，第一個分析步稍微有接觸，第二個分析步則壓縮20mm
幾何模型：由于是軸對稱，使用軸對稱類型。對式樣使用變形體，對壓頭使用解析剛體；創建時使得壓頭和式樣距離5mm。
材料模型：彈塑性材料，按照給定的數據分別輸入彈性數據和塑性數據表格。
交互作用：壓頭和試件之間使用無摩擦接觸。
邊界條件：試件底邊沒有豎直位移；壓頭分兩次下移，第一次是-5.001mm,第二次達到-25mm
【求解步驟】
1. 創建部件
創建兩個部件
均為軸對稱，前一個是變形體
后一個是壓頭，剛體，并在其中點創建參考點。
2. 創建材料和截面屬性
創建材料，其彈性屬性
塑性屬性
創建均值實體截面，并與上述材料屬性關聯
將上述截面屬性賦予給式樣。
3. 創建裝配
將上述二部件裝配在一起
4. 設置分析步
除了系統默認的分析步外，設置兩個分析步
兩個分析步都打開大變形開關，其中第二個分析步設置時間增量如下
即大致希望對于該分析步設置20個載荷子步。
5. 定義接觸
首先定義無摩擦的接觸
然后選取直線的下方，試件的上面直線作為接觸面，并引用上述接觸屬性創建無摩擦的接觸
6.
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例6---單向壓縮過程模擬2
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
【問題分析】
分析類型：因為是緩慢加載的，使用靜力學分析。由于是接觸問題，為了保證收斂，使用兩個分析步，第一個分析步稍微有接觸，第二個分析步則壓縮20mm
幾何模型：由于是軸對稱，使用軸對稱類型。對式樣使用變形體，對壓頭使用解析剛體；創建時使得壓頭和式樣距離5mm。
材料模型：彈塑性材料，按照給定的數據分別輸入彈性數據和塑性數據表格。
交互作用：壓頭和試件之間使用無摩擦接觸。
邊界條件：試件底邊沒有豎直位移；壓頭分兩次下移，第一次是-5.001mm,第二次達到-25mm
【求解步驟】
1. 單元類型
單元選擇182單元，并設置為軸對稱約束。
2.材料模型
設置材料的彈性屬性，如下圖所示：
再設置材料的塑性模型，如下圖所示：
3.創建幾何模型
創建一個矩形面和一條線，顯示的線體模型如下圖所示：
4.劃分網格
劃分矩形面單元，單元尺寸設置為1.5mm，使用自由網格劃分方式，如下圖所示：
5.創建接觸
壓頭為剛性體，使用剛柔接觸，其中剛性體選擇上面的線，剛性體的控制點可以選擇在幾何體的質量中心；柔性體選擇矩形的兩側面的線和上面的線，其余保持默認，創建完成之后，注意接觸面的法線方向。
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