ansys面拉伸成體拉伸的案例
答網(wǎng)友問題6之拉伸面與旋轉(zhuǎn)面的接觸力使用方法
不知道大家還記不記得，很久之前我發(fā)過一個關(guān)于接觸的帖子，是介紹接觸力建模的，用的是旋轉(zhuǎn)面和拉伸面的接觸，而在實際應(yīng)用中這個接觸力并不是那么的看似簡單，比如最近有位朋友就使用這種接觸力的時候出現(xiàn)了問題，他一直自認(rèn)為自己的建模沒有問題，卻始終找不到錯誤。
這是他建立的模型，柱體掉到軌道上：
但是仿真后的結(jié)果卻是直接穿透了
他模型的問題不在于力的參數(shù)設(shè)置，而是旋轉(zhuǎn)面的問題，解決的方式是在旋轉(zhuǎn)面上加個倒角就可以了
從接觸力曲線可以看出，接觸力正常了。
其實我建議可以用球-CAD接觸力，簡單方便，一般不會出錯。
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展開 SpaceClaim復(fù)制了一個面 怎么快速拉伸成兩個而不是一個實體？
SpaceClaim復(fù)制了一個面 怎么快速拉伸成兩個而不是一個實體？
LMS Virtual.Lab Motion中點對拉伸面的接觸的一些注意事項
幫助別人調(diào)了一個關(guān)于點對拉伸面的接觸模型，在這里分享一下過程中遇到的一些問題及相關(guān)注意事項。
具體的問題為加上點對拉伸面的接觸之后，接觸力一直不起作用，點直接會穿透拉伸面。
首先，遇到這類的問題，第一件事還是要仔細(xì)研究幫助文檔中的說明，很多問題都是由于對相關(guān)參數(shù)的理解不到位造成的；如果在自己的復(fù)雜模型中不能很好的一下子看出錯誤，可以單獨新建一個簡單的點對拉伸面接觸的analysis示例，如果這個示例接觸失敗了，就說明自己添加接觸的方法不對；此外還應(yīng)結(jié)合幫助算例文件及之前論壇里曾春大神發(fā)的一些視頻教程，與自己的模型參數(shù)進(jìn)行對比，加深對一些參數(shù)和細(xì)節(jié)的理解。
具體點對拉伸面的接觸這個模塊在使用過程中的注意事項如下：
（1）接觸是作用在拉伸出來的平面上，而不是原有的草圖平面，這是最基本的要素；
（2）設(shè)置合適大小的剛度/楊氏模量以及Max Penetration depth，否則過大過小都會導(dǎo)致接觸力不起作用或者穿透，這個也很好理解，過大的這些參數(shù)的組合會是接觸力過大，碰撞后會劇烈彈開造成一些問題，參數(shù)過小會導(dǎo)致接觸力不足以承受外載荷發(fā)生穿透；
（3）新建的拉伸面盡量不要有原來body相重合，catia有時會把相重合的實體合并到一起，這時候在選擇剛建成的拉伸面，其實已經(jīng)不是一個單純的拉伸面了；
（4）仿真步長也不宜設(shè)置的過大，同一模型可能在大步長下接觸力不起作用，而小步長時就運(yùn)算無誤。
如有相關(guān)問題，歡迎留言討論。
LMS Virtual.Lab Moiton交流群：324201728；Motion汽車模塊交流群：264418240；Durability交流群：83853780，歡迎各位入群討論交流。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列23： 編寫簡單面內(nèi)拉伸問題UEL Step By
我們關(guān)注CAE中的結(jié)構(gòu)有限元，所以主要選擇了商用結(jié)構(gòu)有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內(nèi)部實現(xiàn)方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數(shù)學(xué)上其實并不嚴(yán)謹(jǐn)，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機(jī)會。
自主結(jié)構(gòu)有限元求解器iSolver介紹視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==第23篇：編寫簡單面內(nèi)拉伸問題UEL Step By Step==
面內(nèi)拉伸問題是彈塑性力學(xué)的經(jīng)典基礎(chǔ)問題之一，即僅考慮平面里受力拉伸，而忽略力垂直于該面方向的情況。Abaqus在二維情況下采用平面應(yīng)力單元，三維情況下采用殼單元。當(dāng)然殼單元考慮的不僅僅是面內(nèi)拉伸問題，還包括彎曲、剪切等其它問題，具體內(nèi)容可以參照我們之前的文章：《有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列1：S4殼單元剛度矩陣研究》。本次我們僅考慮面內(nèi)拉伸問題，并以UEL的方式實現(xiàn)。
1.1 模型來源
本文中所使用的模型文件是從一個簡單殼單元的面內(nèi)拉伸問題算例修改而來，即將單元定義和材料屬性部分改為自定義單元的屬性，具體修改方法，可以參照我們之前的文章：《有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列20： UEL用戶子程序開發(fā)步驟》。
展開 
ANSYS鋼材拉伸模擬程序
鋼材拉伸模擬.pdf
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實驗?zāi)M
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實驗?zāi)M
作者：大龍貓 微信公眾號：CAE_ANSYS
拉伸斷裂實驗是測試材料的經(jīng)典實驗，可以測量材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線，測量材料的抗拉強(qiáng)度，作為經(jīng)典的實驗如何獲取其模擬過程呢？仿真分析軟件AYSYS在默認(rèn)的情況下，無論受力多大都不會被拉斷，其主要原因是算法的問題。
改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench ￥3
改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench
本教程包括改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的逐步疲勞裂紋分析。
步驟 1：概述
這項工作的主要目的是提出混合模式載荷下線性彈性材料中裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，以及研究在恒定幅值載荷條件下改進(jìn)的緊湊拉伸試樣中孔洞的存在對疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺）利用 ANSYS 中的一項新功能即智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測恒定幅值載荷條件下的裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。
在線彈性斷裂力學(xué) (LEFM) 假設(shè)下，采用巴黎定律模型評估具有不同 MCTS 配置的改進(jìn)緊湊拉伸試樣 (MCTS) 的混合模式疲勞壽命。該方法涉及通過增量裂紋擴(kuò)展分析準(zhǔn)確評估應(yīng)力強(qiáng)度因子 (SIF)、裂紋擴(kuò)展路徑和疲勞壽命評估。
疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)果表明，疲勞裂紋始終被孔吸引，因此要么它只能彎曲路徑并向孔擴(kuò)展，要么它只能從孔中浮出并在孔消失后進(jìn)一步擴(kuò)展。就混合型載荷條件下裂紋擴(kuò)展的軌跡而言，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項裂紋擴(kuò)展實驗的結(jié)果相一致，這些實驗顯示了類似的觀察結(jié)果。
本教程主要基于 Abdulnaser M. Alshoaibi 和 Yahya Ali Fageehi 的論文“線性彈性材料疲勞裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值分析和壽命預(yù)測”。
第 2 步：設(shè)置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析：
步驟3：工程數(shù)據(jù)（材料模型）
本教程選定的材料是“SAE 1020 碳鋼”。
材料模型由各向同性彈性、拉伸屈服強(qiáng)度、拉伸極限強(qiáng)度和巴黎定律參數(shù)（C 和 m）組成。
展開 利用ANSYS/LS-DYNA的SPH-FEM耦合拉伸模擬
基于以上考量，本文運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA進(jìn)行了SPH-FEM耦合算法的拉伸試驗?zāi)M。
2、模型設(shè)置
分析模型如下圖所示，拉伸件兩端采用殼單元，中間段采用SPH粒子法劃分。粒子與殼單元接觸段采用tie功能進(jìn)行綁定，以實現(xiàn)FEM與SPH之間的耦合計算。
由于采用了耦合算法，還需要對殼單元和SPH粒子進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，具體內(nèi)容如下：
對于模型的材料設(shè)置，考慮到模型的形狀，斷裂破壞肯定會發(fā)生在中間粒子區(qū)域，而模型的兩端殼單元區(qū)域?qū)儆诩虞d區(qū)域，不會發(fā)生破壞，也不是本次模擬的關(guān)心區(qū)域，因此為了進(jìn)一步提高求解效率和節(jié)約求解資源，模型將殼單元區(qū)域賦予剛體材料模型，即不考慮模型兩端的變形情況。粒子區(qū)域的具體材料參數(shù)如下圖所示：
為模擬拉伸工況，本次模擬中將模型的一端殼單元的自由度全部約束，使其成為固定端，在另一端殼單元采用線性位移加載，加載曲線如下圖所示：
除此之外，還需要設(shè)置相關(guān)的輸出，計算終止時間等內(nèi)容，在此不進(jìn)行一一贅述。模型攝制完成之后即可導(dǎo)出K文件，利用ANSYS/LS-DYNA求解器進(jìn)行求解。
3、結(jié)果分析
以上為拉伸件的塑性應(yīng)變隨時間的分布圖，可以看出斷裂發(fā)生在預(yù)期位置，證明了采用SPH-FEM耦合方法進(jìn)行聯(lián)合仿真是可行的。SPH-FEM耦合的方法，吸收了FEM法計算效率高和SPH法模擬大變形能力強(qiáng)的優(yōu)點，可以為大變形的材料仿真如切削等提供一種高效、準(zhǔn)確的途徑。
展開 ANSYS與材料力學(xué)之軸向拉伸和壓縮（三）
對于該結(jié)構(gòu)，
σ
max=10MPa
τ
max=5MPa
二、ANSYS解法：
下面，我們用ANSYS驗證一下材料力學(xué)解法的準(zhǔn)確性。通過該例子，學(xué)習(xí)在ANSYS中怎么提取任意截面上的應(yīng)力。
1.確定分析類型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類型為靜力學(xué)分析；
2.通過對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我們需要提取任意截面上的切應(yīng)力和正應(yīng)力，所以我們使用solid單元進(jìn)行計算。
Step1：
在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
首先，我們在SCDM中建立一個橫截面是邊長10mm的正方形，長度為100mm的長方體。建立完成以后，點擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進(jìn)入Workbench。
Step2：創(chuàng)建分析流程。
將Static Structural拖入Project Schematic，并與剛才導(dǎo)入的幾何建立聯(lián)系。雙擊Model進(jìn)入Mechanical。
Step3：
創(chuàng)建局部坐標(biāo)系。
我們想提取提取任意截面上的應(yīng)力，必須先創(chuàng)建好截面，然后把結(jié)果映射在截面上。而截面的創(chuàng)建，是依靠坐標(biāo)系的xy平面，所以在創(chuàng)建截面前，應(yīng)先創(chuàng)建合適的局部坐標(biāo)系。
展開 Ansys案例研究 | 單軸拉伸試驗應(yīng)變測量
概述：
單軸拉伸試驗是了解大多數(shù)材料并獲取應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的主要方法。可靠的拉伸數(shù)據(jù)對于組件設(shè)計至關(guān)重要。本案例展示了如何進(jìn)行拉伸試驗并獲取應(yīng)變圖。
目標(biāo)：
觀察在施加漸進(jìn)式位移載荷的單軸拉伸試樣中的應(yīng)變。
步驟：
1、打開Ansys Workbench，創(chuàng)建一個“靜態(tài)結(jié)構(gòu)”系統(tǒng)。
2、定義拉伸試驗樣品的材料屬性。本例中使用的是結(jié)構(gòu)鋼。
3、導(dǎo)入模型，其外觀類似于圖 1 所示。
圖1 單軸拉伸試驗試樣
4、將材料分配給幾何體。
5、按照圖2所示，在試件上施加適當(dāng)?shù)募s束條件。
圖2 樣品的邊界條件
6、按照圖2所示施加位移。
7、對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并運(yùn)行仿真。繪制等效彈性應(yīng)變(圖3)。
圖3 等效彈性應(yīng)變圖
總結(jié)：
本案例說明了單軸拉伸試驗樣品中應(yīng)變的測量方法。
如有疑問歡迎留言或私信！
展開 改進(jìn)型緊湊拉伸試樣疲勞裂紋擴(kuò)展分析-ANSYS Workbench ￥3
研究的主要目標(biāo)是展示裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，并研究孔洞對改進(jìn)型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。研究使用了ANSYS Mechanical (Workbench)軟件，利用ANSYS中的智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)來準(zhǔn)確預(yù)測裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。巴黎定律模型被用來評估不同配置的MCTS在線性彈性斷裂力學(xué)（LEFM）假設(shè)下的混合模式疲勞壽命。這種方法涉及準(zhǔn)確評估應(yīng)力強(qiáng)度因子（SIFs）、裂紋擴(kuò)展路徑，并通過增量裂紋擴(kuò)展分析進(jìn)行疲勞壽命評估。疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)果表明，疲勞裂紋總是被孔洞吸引，因此它要么只能彎曲其路徑并向孔洞擴(kuò)展，要么只能在孔洞丟失后從孔洞處漂浮并進(jìn)一步擴(kuò)展。在混合模式載荷條件下的裂紋擴(kuò)展軌跡方面，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項裂紋擴(kuò)展實驗結(jié)果相似，這些實驗觀察到了類似的結(jié)果。
3. : Setup
拖動Static Structural Analysis 到 ANSYS Workbench中:
4. : Engineering Data (Material Model)
o 選擇的材料為"SAE 1020 Carbon Steel".
展開 
Fepg-Ansys三維靜力單軸拉伸對比
Z軸方向的位移
Fepg計算結(jié)果
Ansys計算結(jié)果
（2）計算時間比較
Fepg計算時間：138.74s
Ansys計算時間：267.48s
ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（五）
根據(jù)推導(dǎo)出的應(yīng)變能計算公式，該結(jié)構(gòu)中總的應(yīng)變能為：
Vε=2*(FN^2*L)/2EA=
64.67J
根據(jù)彈性體的功能原理，載荷P做的功數(shù)值上等于結(jié)構(gòu)總的應(yīng)變能，即：
W=1/2*P*△A=Vε
△A=0.0012934m=1.2934mm
ANSYS解法：
該題的ANSYS解法，只需在上篇文章的ANSYS結(jié)果基礎(chǔ)上，提取一個應(yīng)變能結(jié)果。
Step1：求解設(shè)置。
提取應(yīng)變能結(jié)果，需要打開Beam Section Results，方法是：點擊Solution，在Details of Solution的Post Processing中，將Beam Section Results設(shè)置為Yes。
Step2：提取應(yīng)變能結(jié)果。
選擇Results→Energy→Strain Energy，然后右擊Solution（A6），選擇Eevaluate All Results，提取結(jié)果。計算結(jié)果如下圖二。
結(jié)論：
①材料力學(xué)方法計算的總應(yīng)變能為64.74J，ANSYS計算的總應(yīng)變能結(jié)果為64.723J，兩者基本一致。
②使用彈性體的功能原理求解該題，更加方便快捷，這種方法也稱為能量法。
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展開 ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（七）
通過計算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)材料力學(xué)計算的結(jié)果為：F點位移1.618mm；ANSYS計算結(jié)果為：F點位移1.6181mm，結(jié)果基本一致。
總結(jié)：
1. ANSYS計算結(jié)果與材料力學(xué)計算結(jié)果基本一致。
2. 載荷作用在F點時，A點位移為1.618mm；載荷作用在A點時，F(xiàn)點位移為1.618mm。這是線性彈性體中普遍存在的關(guān)系，稱為位移互等定理。
彩
蛋
：
Stiff
Beam
剛性
梁
真的
剛性
嗎？
我們提取桿AB的變形，發(fā)現(xiàn)桿AB發(fā)生了彎曲，最大變形為11.5mm。我們不是已經(jīng)把桿設(shè)置成剛性的了嗎？怎么還會有彎曲變形呢？
首先，我們要明白，ANSYS中是怎么定義剛性梁單元的。一般來說，ANSYS是通過
MPC184單元來模擬剛性梁。我們觀察Solution Information的Worksheet，發(fā)現(xiàn)求解過程中沒有MPC184單元，那我們設(shè)置了
Stiff
Beam，軟件又是怎么解決的呢？
我們打開ANSYS的幫助，發(fā)現(xiàn)了以下信息（下圖一）。大體意思是說：軟件通過使楊氏模量比工程數(shù)據(jù)中定義的高1e4倍來近似剛性梁。也就是說，軟件會自動定義一種剛度比較大的材料，賦予給Stiff Beam
。Stiff Beam不是完全剛性的，只是剛度比較大而已。我們將結(jié)構(gòu)導(dǎo)入到A
NSYS經(jīng)典環(huán)境，在材料參數(shù)中，我們發(fā)現(xiàn)了定義在AB桿上的材料，楊氏模量為2e9MPa，而我們定義的材料2-25楊氏模量為2e5MPa，確實相差1e4倍（下圖二）。
至此，本文結(jié)束。
展開 ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（四）
結(jié)論：
①材料力學(xué)方法計算結(jié)果為1.2934mm，ANSYS計算結(jié)果為1.2945mm，結(jié)果基本一致。但材料力學(xué)計算方法使用小變形假設(shè)，在作圖求位移時，也進(jìn)行了一定的簡化計算，所以ANSYS的計算結(jié)果應(yīng)較為準(zhǔn)確。
②材料力學(xué)中小變形假設(shè)，計算誤差在可接受范圍以內(nèi)，但計算效率卻得到了很大的提高。
③該題還可使用彈性體的功能原理進(jìn)行方便快捷的計算，ANSYS也可計算結(jié)構(gòu)中的應(yīng)變能，該方法將在下一篇文章中為大家講解。
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