ansys模擬降溫過程的案例
ANSYS的生死單元模擬焊接過程
ANSYS的生死單元模擬焊接過程
1 概述
焊接模擬計(jì)算在CAE仿真是比較大的一塊內(nèi)容，也是比較復(fù)雜的一個(gè)過程，幾個(gè)比較關(guān)鍵的問題是熱源函數(shù)的描述、單元的融覆、熱源的移動(dòng)等等，通過單純的GUI操作，無論使ANSYS還是Abaqus都不大可能完成這個(gè)過程，通常需要借助軟件的內(nèi)置語言。
本次主要介紹單元生死的應(yīng)用，單元生死主要用于單元缺失的場合，比如凝固溶解過程，斷裂過程，焊接過程等等，這些過程都是非線性或者時(shí)間歷程過程，計(jì)算需要很多子步和迭代，為了在此過程中避免一遍一遍修改單元，便引入生死單元的概念，通俗的講就是通過一些方法讓單元失效，具體的改變是單元的彈性模量的改變，當(dāng)單元死時(shí)，修改其彈性模量為非常小的值，讓其在求解過程中不起作用。
詳細(xì)地說，激活單元死這個(gè)狀態(tài)時(shí)，ANSYS程序?qū)卧獎(jiǎng)偠染仃嚦艘院苄〉囊蜃樱绦蚰J(rèn)值為1E-6，死單元的單元載荷為0，從而不對載荷向量生效，同樣的，死單元的質(zhì)量、阻尼、比熱等等參數(shù)也設(shè)置為0，單元的應(yīng)力應(yīng)變也因此為0。
2 前處理
前處理包括單元定義、材料定義和建模，單元定義是需要注意單元屬性，此次定義13號二維耦合單元，具有溫度和位移自由度。
材料屬性包括結(jié)構(gòu)參數(shù)和熱參數(shù)，具體包含彈性模量，泊松比，屈服強(qiáng)度，塑性屬性，材料密度，熱膨脹系數(shù)，熱傳導(dǎo)系數(shù)，比熱容。焊接時(shí)溫度較高，定義材料通常需要定義多個(gè)溫度下的值。
展開 基于ANSYS軟件模擬樁的擠入過程
基于ANSYS軟件模擬樁的擠入過程
唐世棟，李 陽
（同濟(jì)大學(xué) 地下建筑與工程系，上海 200092）
摘 要：基于ANSYS 軟件分析了樁土之間的相互作用，模擬了樁打入時(shí)土中的應(yīng)力、應(yīng)變情況。通過結(jié)合ANSYS 中的接
觸分析和生死單元，以DP 材料來模擬土體，采用循環(huán)命令的方式來分析樁土接觸時(shí)復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。模擬結(jié)果得到了圓孔
擴(kuò)張理論和極限平衡法的驗(yàn)證。
關(guān) 鍵 詞：ANSYS；樁；樁土作用；Drucker-Prager 屈服準(zhǔn)則
基于ANSYS軟件模擬樁的擠入過程.pdf
展開 穩(wěn)壓罐排水過程數(shù)值模擬（ANSYS CFX） ￥10
說明：軟件版本為ANSYS CFX 2019R3；
本文展示了穩(wěn)壓罐內(nèi)排水的瞬態(tài)過程，分別給定出口流速為3m/s和0.3m/s，對罐體內(nèi)的排水過程進(jìn)行數(shù)值模擬。本文計(jì)算模型如下圖所示，各關(guān)鍵坐標(biāo)見圖中所示，網(wǎng)格由ICEM劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，轉(zhuǎn)換為非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格后沿Z向拉伸，生成三維網(wǎng)格。邊界條件：出口——流速（3m/s和0.3m/s），初始流場給定罐體內(nèi)水與空氣各一半（500 mm），水中壓力按照靜水壓力給定。
出口給定3m/s時(shí)計(jì)算結(jié)果如下：
出口給定0.3m/s時(shí)計(jì)算結(jié)果如下：
通過液面變化能發(fā)現(xiàn)一個(gè)不同點(diǎn)是，隨著水面降低，0.3m/s的出口流速在穩(wěn)壓罐右側(cè)并未出現(xiàn)明顯凹陷（靠近右側(cè)的），而3m/s的出口流速在穩(wěn)壓罐右側(cè)液面高度明顯低于左側(cè)。
如何解釋這一現(xiàn)象，筆者找到這樣一個(gè)參數(shù)，就是弗勞德數(shù)（符號為Fr，是水的慣性力與重力之比，是用來確定水流動(dòng)態(tài)如急流、緩流的一個(gè)量綱為一的數(shù)）。當(dāng)Fr=1時(shí)，即水的慣性力等于重力，水流為臨界流；當(dāng)Fr>1時(shí)，水流為急流，代表流速大、水流湍急的流動(dòng)狀態(tài)。
通過對計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)壓罐水面高度高于100mm時(shí)，0.3m/s的出口流速下弗勞德數(shù)是小于1的，而3m/s的出口流速下弗勞德數(shù)是大于1的，因此按照這樣的判斷方式可以能夠一定程度上解釋兩種液面變化的不同之處。
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展開 ANSYS生死單元之焊接過程模擬
在ansys計(jì)算過程中，如果需要向模型中加入（或刪除）實(shí)體，模型中對應(yīng)實(shí)體部位的單元就“存在”（或消亡）。單元生死選項(xiàng)就用于在這種情況下殺死或重新激活選擇的單元。
例如，在焊接分析過程中，隨著高溫焊料的加入，坡口處的單元需要不斷地被激活；在材料斷料分析中，隨著裂紋的延伸，斷裂處的單元需要不斷的被殺死；在隧道挖掘和橋梁建立分析中，材料也需要不斷的被殺死或激活。因此，單元的生死應(yīng)用技術(shù)廣泛的存在于ansys仿真分析中，是一項(xiàng)應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)。
單元的生死并不是ansys程序?qū)⑺绬卧獙?yīng)的實(shí)體從模型中刪除，或者激活重新生成材料，而是通過將其剛度矩陣，或者傳導(dǎo)矩陣（對應(yīng)于不同的分析），乘以很小的因子（ESTIF），默認(rèn)值為1E-6。死單元的單元載荷將為0，從而不對載荷向量生效，等效于將單元?dú)⑺溃? 同樣，當(dāng)一個(gè)單元被重新激活時(shí)，其剛度，單元載荷等恢復(fù)其原始的數(shù)值，重新激活的單元也沒有應(yīng)變記錄，在熱分析里面沒有熱量存儲。需要注意的是，生死單元對大部分單元可以應(yīng)用，然而對某些單元卻是不可用的。
在一些情況下，單元生死狀態(tài)可以根據(jù)ansys的計(jì)算結(jié)果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應(yīng)力值大于材料屈服強(qiáng)度的單元?dú)⑺溃梢岳肊table選擇相應(yīng)的單元進(jìn)行殺死，繼而返回到求解器進(jìn)行求解，如果如此循環(huán)，則可觀察到裂紋的生長過程。
可以在大多數(shù)靜態(tài)和非線性瞬態(tài)分析中使用單元生死，其基本分析與相應(yīng)的分析過程是一致的，主要包括三個(gè)步驟：建模，施加載荷并求解，查看結(jié)果。
現(xiàn)通過ansys焊接過程，講解生死單元的應(yīng)用。
兩個(gè)平板進(jìn)行對接，采用V型坡口。在焊接的過程中，焊料不斷加入坡口，進(jìn)行焊接。平板溫度采用20℃，焊料溫度采用1500℃。
展開 
ANSYS Workbench ls-dyna中模擬蹦床上球體的彈跳過程 ￥19.89
自從ANSYS Workbench從18版本集成了ls-dyna之后，可以讓ansys愛好者更加靈活的模擬一些大變形和顯示動(dòng)力學(xué)相關(guān)的實(shí)例，同時(shí)對于專業(yè)的ls-dyna從業(yè)者也可以進(jìn)行模型的前處理和部分邊界條件的設(shè)置，極大的方便了操作過程，從經(jīng)典的ANSYS前處理中擺脫出來（公眾號：CAE_ANSYS）。
本實(shí)例主要講解了一個(gè)小球在一定高度自由落體掉落到蹦床上，在速度的作用下查看碰撞和彈跳后的運(yùn)動(dòng)過程和應(yīng)力應(yīng)變情況。通過本實(shí)例可以了解workbench ls-dyna的基本操作過程，主要包含以下內(nèi)容：
繪制小球和蹦床的平面模型的DM操作過程，建立圓環(huán)和圓面，如圖所示
2.在workbench ls-dyna中劃分網(wǎng)格，設(shè)置材料、剛體、彈簧、載荷速度、時(shí)間等設(shè)置方法，主要為設(shè)置掉落的高度，自動(dòng)計(jì)算碰撞時(shí)的速度，設(shè)置蹦床的邊界固定，如圖所示。
需要重點(diǎn)關(guān)注的是蹦床材料模型，應(yīng)該為彈簧床或者橡膠帆布一類的材料，設(shè)置相應(yīng)的彈性模型或彈性材料性能，本實(shí)例采用純彈性材料。
3.后處理過程，提取結(jié)果，查看求解結(jié)果，獲取的變形量和變形后的應(yīng)力如圖所示
本實(shí)例適用于不熟悉ls-dyna的初學(xué)者使用，可以適用于碰撞類型的的仿真模型，獲取所需要的結(jié)果，在此可以學(xué)到在workbench中如何完成一個(gè)簡單的操作實(shí)例，如何進(jìn)行后處理的整個(gè)過程（公眾號：CAE_ANSYS）。
以下為操作源文件和部分圖片
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)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(gè)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(yàn)，材料在壓縮過程中，發(fā)生了塑性變形。現(xiàn)在已知其變形過程中真實(shí)應(yīng)力與塑性應(yīng)變曲線，要用軟件復(fù)現(xiàn)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(shí)應(yīng)力-塑性應(yīng)變列表如下
【問題分析】
分析類型：因?yàn)槭蔷徛虞d的，使用靜力學(xué)分析。由于是接觸問題，為了保證收斂，使用兩個(gè)分析步，第一個(gè)分析步稍微有接觸，第二個(gè)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(chuàng)建時(shí)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(shù)據(jù)分別輸入彈性數(shù)據(jù)和塑性數(shù)據(jù)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(dá)到-25mm
【求解步驟】
1. 創(chuàng)建部件
創(chuàng)建兩個(gè)部件
均為軸對稱，前一個(gè)是變形體
后一個(gè)是壓頭，剛體，并在其中點(diǎn)創(chuàng)建參考點(diǎn)。
2. 創(chuàng)建材料和截面屬性
創(chuàng)建材料，其彈性屬性
塑性屬性
創(chuàng)建均值實(shí)體截面，并與上述材料屬性關(guān)聯(lián)
將上述截面屬性賦予給式樣。
3. 創(chuàng)建裝配
將上述二部件裝配在一起
4. 設(shè)置分析步
除了系統(tǒng)默認(rèn)的分析步外，設(shè)置兩個(gè)分析步
兩個(gè)分析步都打開大變形開關(guān)，其中第二個(gè)分析步設(shè)置時(shí)間增量如下
即大致希望對于該分析步設(shè)置20個(gè)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(chuàng)建無摩擦的接觸
6.
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)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(gè)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(yàn)，材料在壓縮過程中，發(fā)生了塑性變形。現(xiàn)在已知其變形過程中真實(shí)應(yīng)力與塑性應(yīng)變曲線，要用軟件復(fù)現(xiàn)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(shí)應(yīng)力-塑性應(yīng)變列表如下
【問題分析】
分析類型：因?yàn)槭蔷徛虞d的，使用靜力學(xué)分析。由于是接觸問題，為了保證收斂，使用兩個(gè)分析步，第一個(gè)分析步稍微有接觸，第二個(gè)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(chuàng)建時(shí)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(shù)據(jù)分別輸入彈性數(shù)據(jù)和塑性數(shù)據(jù)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(dá)到-25mm
【求解步驟】
1. 單元類型
單元選擇182單元，并設(shè)置為軸對稱約束。
2.材料模型
設(shè)置材料的彈性屬性，如下圖所示：
再設(shè)置材料的塑性模型，如下圖所示：
3.創(chuàng)建幾何模型
創(chuàng)建一個(gè)矩形面和一條線，顯示的線體模型如下圖所示：
4.劃分網(wǎng)格
劃分矩形面單元，單元尺寸設(shè)置為1.5mm，使用自由網(wǎng)格劃分方式，如下圖所示：
5.創(chuàng)建接觸
壓頭為剛性體，使用剛?cè)峤佑|，其中剛性體選擇上面的線，剛性體的控制點(diǎn)可以選擇在幾何體的質(zhì)量中心；柔性體選擇矩形的兩側(cè)面的線和上面的線，其余保持默認(rèn)，創(chuàng)建完成之后，注意接觸面的法線方向。
展開 基于ANSYS某地鐵盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過程數(shù)值模擬分析
試采用ANSYS模擬此過程。
【建模要點(diǎn)】：
1、建模過程充分使用對稱性建模的方便，使用到的對稱性命令為 arsym
2、網(wǎng)格劃分輔助mesh200的使用，建模思路為通過建立面，采用mesh200劃分面，拉伸面成體，從而形成實(shí)體單元。
3、注意在第2步采用面拉伸成體單元后，體單元材料屬性的重新賦值。
4、自重應(yīng)力場的求解。
5、利用重啟動(dòng)以及生死單元來模擬盾構(gòu)掘進(jìn)的過程。
【建模過程】：
1、首先建立隧道附近的四分之一模型，注意網(wǎng)格的局部細(xì)分。
2、利用對稱性，建立二分之一隧道模型，并建立隧道上方和下方土體模型。
3、利用對稱性，建立整個(gè)隧道平面模型
4、利用面拉伸成體的思路，通過輔助單元建立實(shí)體單元，這里實(shí)體單元采用soild186進(jìn)行模擬。
注意拉伸時(shí)的一個(gè)額外命令的使用：
extopt,aclear,1
該命令意思也即是在拉伸完成后刪除母體單元mesh200
5、由于在拉伸時(shí)候都是默認(rèn)的材料號為1，拉伸完成后需根據(jù)不同的位置，選擇不同的土體進(jìn)行材料參數(shù)的改變。
6、約束條件的設(shè)置，本次約束取土地地面為全約束，各側(cè)邊約束為平行法向方向固定約束。頂面除四周邊界線有約束外，其余地方皆無約束。整個(gè)示意圖如下：
7、自重應(yīng)力場的求解。
8、利用重啟動(dòng)和單元生死功能，模擬盾構(gòu)掘進(jìn)過程。
【結(jié)果查看】
1、自重應(yīng)力場求解后的相關(guān)結(jié)果
Y方向應(yīng)力云圖：
位移云圖：
2、地層位移分析
地層位移本例是指相對于自重固結(jié)下的位移，因而在分析地層位移時(shí)需要采用荷載工況的手段減去第一步在自重計(jì)算下的結(jié)構(gòu)位移。
展開 