ansys模擬回彈的案例
Ansys 案例研究 | 鈑金成型的回彈
概述：
回彈是指材料在彎曲后，能夠在一定程度上恢復角度變形的行為。這是鈑金成型的固有行為，金屬板是通過機械行為成型的。本案例展示了使用 ANSYS 顯式動力學分析和靜態結構分析模擬金屬成形和回彈過程的工作流程。金屬成形過程通過顯式動力學分析進行模擬，回彈則在靜態結構分析中完成，因為在回彈過程中動態效應可以忽略不計。
目標：
熟悉使用ANSYS顯式動力學分析進行鈑金成型仿真的工作流程
步驟：
1、模擬鈑金成型過程。
1.1、打開ANSYS工作臺，創建一個“顯式動力學”分析，檢查各個單元。我們將使用默認的結構鋼作為鈑金，并添加一種雙線性各向同性硬化，屈服強度為470MPa，切線模量為1000MPa。
1.2、導入幾何體(見圖1)。
圖 1 鈑金成型模型的幾何形狀
1.3、網格化模型。金屬板材初始厚度為3毫米。將機器部件改為剛體，僅保留鈑金作為柔性體。使用全局網格尺寸為5米。
1.4、指定邊界條件并定義分析類型。接頭是控制剛性機械部件運動的有效工具。固定除頂部部件以外的所有機械部件。使用平移接頭使頂部機械部件在0.01秒內向下移動40毫米。邊界條件的示意圖如圖2所示。
圖2 邊界條件示意圖
1.5、運行仿真。圖2顯示了殼單元底部表面等效塑性應變的等高線圖。
圖3 等效塑性應變的等高線圖
2、準備用于回彈分析的數據
2.1、請求用戶自定義輸出殼體厚度、節點位置、殼體頂部和底部表面的應力分量以及等效塑性應變。
2.2、將這些輸出導出為文本文件。
2.3、編輯這些數據的格式，使應力和應變表也包含位置信息，如圖4所示。
展開 金屬腳架abaqus沖壓成型回彈模擬
（注：這種算法只能用單核計算，如果要用多核，請使用general contact）
Standard回彈分析：
回彈分析需要用到之前分析步的結果（.abq，.stt，.pac，.prt，.odb，.res文件，Explicit默認開啟重啟動選項）
拷貝之前的模型重新命名，刪除裝配中的模具instances（回彈不需要用到），刪掉多余的接觸，多余的接觸屬性以及邊界條件。
新增一個角點的邊界條件，注意這個set一定要在之前的模型中創建，新增的set在abaqus中將不會識別。
新增預定義場的邊界條件，Job name為Explicit中計算的odb名稱。
提交計算即可。
展開 鋁合金汽車覆蓋件沖壓成形的回彈模擬分析
在約束完節點，選定粗化網格模式以及選定單步回彈成形或多步回彈成形后，即可進行計算。回彈計算結果如圖3所示。
圖3 回彈計算結果云圖
從圖3中可以看出，最大回彈量出現在成形后板料的左右上端邊緣位置，最大回彈值為19.80mm。另外，在成形后板料左右下端邊緣位置也有較大的回彈量，達到了13mm以上。
回彈的影響因素
從以上分析中可以看出，外板回彈量最大位置均出現在成形后板料的左右上端邊緣位置。在不改變模具和沖壓工藝的前提下，研究了不同材料性能對回彈的影響程度，從而分析出對鋁合金回彈影響較大的材料參數，為廠家的改進提供參考。
為此，依據鋼材回彈經驗，選定對回彈影響較大的屈服強度、n值、r值三個材料性能因子對其進行分析。根據表2三種狀態的材料力學性能值，仿真分析時，以6016力學性能為基礎，分別設定不同的屈服強度、n值和r值進行模擬仿真分析。
表2 進行回彈分析的不同材料性能
屈服強度對沖壓回彈的影響
圖4～圖6中屈服強度為133.227MPa、139.085MPa和177.118MPa時，其最大回彈量分別為18.10mm、19.34mm和21.09mm。綜合以上分析，結合前面的仿真結果，可以得出：隨著屈服應力的增加，最大回彈量呈增大的趨勢；在材料其他性能不變的情況下，屈服強度在133.227MPa至177.118MPa變動時，最大回彈量變動范圍為18.10～21.09mm。
圖4 屈服強度為133MPa的回彈
圖5 屈服強度為139MPa的回彈
圖6 屈服強度為177MPa的回彈
n值對沖壓回彈的影響
n值為0.192、0.226和0.26時，其最大回彈量分別為20.77mm、17.62mm和15.47mm。
展開 基于eta/Dynaform發蓋外板拉深后切邊回彈的模擬研究
這樣，回彈模擬結束后，各節點的位移量即為回彈量。
實驗過程及分析
1.切邊前的回彈結果分析
圖1所示發動機罩的開口四周是全封閉結構，加之制件拉深深度較大(356mm)，塑性變形充分，因此可以預見，機罩拉深件切邊前的回彈量不會太大。下面通過回彈數值模擬實驗加以檢驗。
(1)回彈實驗過程
在Dynaform中進行機罩回彈分析時通常采用dynain方法。dynain方法一般分為兩步，首先利用有限元動力顯式算法求解制件的成形過程，并將最終計算結果中的制件厚度、應力應變分布等信息寫入dynain文件;然后把該文件導入回dynaform，設置好回彈計算條件，再提交給dynaform的動力隱式求解器進行回彈計算。具體做法如下：打開Dynaform前處理，導入成形計算得到的dynain模型(見圖4)。因為制件成形過程中存在多次自適應網格劃分，所以模型中較大變形區域的網格較密。
回彈計算時要求排除被分析對象的所有剛性運動，若不加以約束，則任何一個很小的載荷都將導致分析對象無限制地作剛性運動而不產生回彈應力。無約束剛體運動包括3個平動和3個轉動，當采用轉動自由度來約束時，在計算中會帶來截斷誤差問題。
所以用約束3個節點的平動自由度來約束整個制件的剛性運動，同時也間接地約束了制件的轉動。這3個約束節點的選擇必須滿足一定要求，即：不能在一條直線上;不要靠近零件的邊緣;不要選取變形較大的區域;相互之間要隔開一定的距離。在拉深件上選擇3個約束節點的位置(見圖5)，其中節點1、節點2和節點3分別座落在機罩頂部座椅凹槽平面和兩側平面的中心處。
2. 切邊后的回彈結果分析
切邊工序分兩次完成，第一次是切除凸緣邊，同時沖制矩形口(見圖6);第二次是切除制件的工藝補充部分(見圖7)。
展開 
基于ansys的鋼管彎曲回彈的載荷步設置
我做的是對鋼管進行下壓，然后回彈。鋼管是彈塑性材料，我施加載荷到它達到屈服極限后，撤去載荷，這樣它就會有一個殘余變形。
之前想用ansys-dyna來做的，老師要求我用ansys來做靜態仿真。我設置了兩個載荷步，一是下壓，二是回彈（就是撤去壓力）。這其中還有接觸。
我做了仿真，發現下壓時是容易收斂的，但是回彈時的第一個子步很不容易收斂（這是我想要請教大家的，這個該怎么解決），不過一旦收斂后面的子步就很容易收斂。這里想向大家請教一下，我該如何設置回彈的載荷步，來解決這個問題。
其實我是想兩個載荷步都是線性變化的，這樣就會慢慢加載和慢慢卸載，但是我發現加載是線性的，卸載好像是一個子步完成的，雖然我設置了kbc,0，但是卸載我覺得還是階躍的。
這是我后處理里對其中一個節點的位移時間圖。
可以看到它的回彈是很短時間里發生的，我初步設想是如果以線性的方式回彈這樣可能容易收斂，不知道我這種想法科學么。
而且，我猜想回彈時不收斂的原因是，回彈時載荷突然變為0，這樣接觸可能有問題，以上是小弟自己的想法，想和大家探討和學習，來找到辦法解決回彈不收斂。
這是我的模型加載圖
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</p><p><br></p><p>2 Ansys workbench有限元分析軟件</p><p>在ANSYS 7.0版本問世之前，ANSYS公司致力于研發其核心產品ANSYS。這一版本通過其仿真效果的卓越和效率的顯著，贏得了工程界的廣泛贊譽。然而，盡管取得了如此成就，該版本在仿真模擬操作方面存在明顯的不足，即用戶必須通過編寫復雜的程序才能進行仿真，這限制了其在工程領域的普及應用。</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號，局面發生了轉變。ANSYS Workbench以其創新的用戶界面和工作流程，簡化了仿真過程，極大地提升了用戶體驗，因此迅速被廣泛應用，其普及程度甚至超越了傳統的ANSYS經典版本。目前，ANSYS Workbench已經發展到24.0版本，繼續引領著行業的進步。</p><p>ANSYS Workbench作為一個先進的仿真平臺，具備分析和模擬復雜機械系統的能力。它涵蓋了結構靜力學、結構動力學、剛體動力學、流體動力學、結構熱力學、電磁場分析以及多物理場耦合分析等多個領域。這些功能使得工程師能夠對機械系統進行全面的性能評估，從而優化設計，提高產品的可靠性和性能。</p><p>在結構靜力學方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態載荷下的響應，包括應力、應變和位移等參數。在結構動力學分析中，該平臺可以模擬結構在動態載荷下的行為，如振動和疲勞。剛體動力學分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時的運動情況。</p><p>流體動力學模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動行為，這對于設計高效的流體傳輸系統至關重要。結構熱力學分析則關注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應力。
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最近有很多同學聯系我，問到如何數值模擬三維隔震支座。假期加個班，做個算例分析。
1. 包含的內容
（1）算例模型命令流
（2）三維隔震支座命令流
（3）計算過程excel文件
（4）建筑隔震橡膠支座規范
（5）常用隔震支座的設計參數
2. 進階內容（需另付費，有需要可聯系）
（1）隔震支座在ANSYS中的批量建模方法，預計時間2024年02月
（2）如何在ABAQUS中模擬非線性單位隔震支座（連接器單元），預計時間2024年03月
3. 解決的問題
（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？
（2）如何確定隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系？
（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？
（4）如何驗證隔震支座模擬的正確性？
4. 隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系
我們知道，實際應用中，我們可以采用廠家提供的標準型號的隔震支座，也可以訂制特殊類型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時，我們都要將設計參數與隔震模型的力學參數對應起來，從而進行力學分析。
ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節點，每個節點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉動位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯，再用串聯的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。該單元可以引入雙線性強化模型，并考慮粘滯阻尼的影響。詳細參考《ANSYS結構分析單元與應用》。
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</p><p><br></p><p>1.2 Ansys有限元分析軟件</p><p>1.2.1 Ansys軟件特點</p><p>在ANSYS 7.0版本問世之前，ANSYS公司致力于研發其核心產品ANSYS。這一版本通過其仿真效果的卓越和效率的顯著，贏得了工程界的廣泛贊譽。然而，盡管取得了如此成就，該版本在仿真模擬操作方面存在明顯的不足，即用戶必須通過編寫復雜的程序才能進行仿真，這限制了其在工程領域的普及應用。</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號，局面發生了轉變。ANSYS Workbench以其創新的用戶界面和工作流程，簡化了仿真過程，極大地提升了用戶體驗，因此迅速被廣泛應用，其普及程度甚至超越了傳統的ANSYS經典版本。目前，ANSYS Workbench已經發展到24.0版本，繼續引領著行業的進步。</p><p>ANSYS Workbench作為一個先進的仿真平臺，具備分析和模擬復雜機械系統的能力。它涵蓋了結構靜力學、結構動力學、剛體動力學、流體動力學、結構熱力學、電磁場分析以及多物理場耦合分析等多個領域。這些功能使得工程師能夠對機械系統進行全面的性能評估，從而優化設計，提高產品的可靠性和性能。</p><p>在結構靜力學方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態載荷下的響應，包括應力、應變和位移等參數。在結構動力學分析中，該平臺可以模擬結構在動態載荷下的行為，如振動和疲勞。剛體動力學分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時的運動情況。</p><p>流體動力學模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動行為，這對于設計高效的流體傳輸系統至關重要。結構熱力學分析則關注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應力。
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</p><p><br></p><p>1.2 Ansys有限元分析軟件</p><p>1.2.1 Ansys軟件特點</p><p>在ANSYS 7.0版本問世之前，ANSYS公司致力于研發其核心產品ANSYS。這一版本通過其仿真效果的卓越和效率的顯著，贏得了工程界的廣泛贊譽。然而，盡管取得了如此成就，該版本在仿真模擬操作方面存在明顯的不足，即用戶必須通過編寫復雜的程序才能進行仿真，這限制了其在工程領域的普及應用。</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號，局面發生了轉變。ANSYS Workbench以其創新的用戶界面和工作流程，簡化了仿真過程，極大地提升了用戶體驗，因此迅速被廣泛應用，其普及程度甚至超越了傳統的ANSYS經典版本。目前，ANSYS Workbench已經發展到24.0版本，繼續引領著行業的進步。</p><p>ANSYS Workbench作為一個先進的仿真平臺，具備分析和模擬復雜機械系統的能力。它涵蓋了結構靜力學、結構動力學、剛體動力學、流體動力學、結構熱力學、電磁場分析以及多物理場耦合分析等多個領域。這些功能使得工程師能夠對機械系統進行全面的性能評估，從而優化設計，提高產品的可靠性和性能。</p><p>在結構靜力學方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態載荷下的響應，包括應力、應變和位移等參數。在結構動力學分析中，該平臺可以模擬結構在動態載荷下的行為，如振動和疲勞。剛體動力學分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時的運動情況。</p><p>流體動力學模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動行為，這對于設計高效的流體傳輸系統至關重要。結構熱力學分析則關注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應力。
展開 ANSYS知識普及6——如何模擬球鉸連接（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
本人準備出一個ANSYS知識普及系列，將有用的網上資料歸攏，由于知識水平有限，不對之處請諒解。也歡迎各位網友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個ANSYS知識普及系列。
編輯人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
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聲 明:1、ANSYS知識普及系列中所有資料均來自網上；
2、如侵犯知識產權，請聯系ANSYS專家本人或者技術鄰，我將第一時間刪除。
小技巧：加本人關注，可以及時觀看本人發布的技術貼
MPC單元詳解（2）
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實現運動約束的一類常用的多點約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運動約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運動的運動約束。例如，結構中可能包含一些剛性部件或者通過轉動或滑塊約束連接在一起的運動部件。結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
1.球鉸模型
球鉸
設置KEYOPT(1) = 5來定義二節點的球鉸。兩個節點必須重合。3維球鉸每個節點有三個自由度(x，y和z方向平移)。2維球鉸單元(KEYOPT(2) = 1)每個節點有二個自由度(x，y方向平移)。
展開 
ANSYS知識普及5——如何模擬銷軸連接（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
本人準備出一個ANSYS知識普及系列，將有用的網上資料歸攏，由于知識水平有限，不對之處請諒解。也歡迎各位網友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個ANSYS知識普及系列。
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小技巧：加本人關注，可以及時觀看本人發布的技術貼
MPC184單元詳解（1）
1.銷軸模型
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實現運動約束的一類常用的多點約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運動約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運動的運動約束。例如，結構中可能包含一些剛性部件或者通過轉動或滑塊約束連接在一起的運動部件。結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
銷軸鏈接
設置KEYOPT(1) = 6定義二節點銷軸鏈接。銷軸單元的二個節點必須有相同的空間坐標。
MPC184銷軸鏈接單元只有一個基本自由度－繞著軸或銷相對旋轉。單元能夠包括控制特性，如未約束自由度上的擋塊，鎖定器。旋轉邊界條件也可以施加到相對運動分量上。
展開 Ansys Workbench使用非線性彈簧單元模擬配合間隙 ￥10
問題：
工程中兩個零部件之間經常會有配合間隙，Ansys Workbench中可以使用combin39號非線性單元，通過控制不同行程的彈簧剛度來模擬間隙配合。
模型示例：
設定支座與軸有1mm的配合間隙，在一端施加X向100N作用力，查看運動位移。
計算步驟：
1. 在間隙配合位置，建立jiont連接，放開X向平動自由度。
2. 在間隙配合位置，建立spring連接，同時插入Commands 命令。
ET,_sid,39,0,0,0,1
R,_sid,0.95,1,1.05,10000
3. 查看計算結果，當運動至0.95mm后spring彈簧剛度值陡增限制了X向運動。
建議：
? 同一個連接區域不建議使用兩個重復的連接關系，即jiont連接和spring連接不要使用同一個區域。
? 本文對配合區域進行分段處理，中間為spring連接，兩側為jiont連接
? 使用Remote Point點創建連接，需要打開Beta選項。
? 這種等效方式并不能良好的反應間隙配合位置的應力狀態，需要校核配合區域的應力狀態還是需要使用接觸連接。
展開 鋼筋混凝土梁三點彎曲模擬ANSYS/ls-dyna ￥5
對于鋼筋混凝土梁三點彎曲模型而言，整體模型較為簡便，可直接通過ls-prepost生成混凝土梁及鋼筋（分離式或共節點）。
主要技術參數是通過BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID來控制鋼板的強制位移來使混凝土梁充分受力，同時也需要對支撐板與梁之間的接觸進行合理設置。
其他主要關鍵字如下：
*CONTROL_TERMINATION
*DATABASE_BINARY_D3PLOT
*DATABASE_FORMAT
*DATABASE_EXTENT_BINARY
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE
鋼筋受力云圖如下所示：
展開 ANSYS模擬 ￥1000
采用ANSYS做一個多物理場模擬，該模擬為上方采空區，下方有礦體采場，當采用爆破法崩落礦柱時，崩落體和爆炸沖擊波對于下方采場的動力響應。
