ansys 模型對比的案例
ANSYS與FLUENT瞬態(tài)散熱模型對比
最近在做熱分析時，得到這樣一個ansys的算例——帶空金屬板冷卻的瞬態(tài)熱分析，使用fluent軟件進行了仿真，與ansys的結果做以對比。
問題描述如下：一長方形金屬板，板得長度為15cm，板得中央是一個半徑為1cm的圓孔。板得初始溫度為500℃，將其突然放置于溫度為20℃，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為100W/(㎡*℃)的流體介質(zhì)中，試計算：
1）第1s及第50s這兩個時刻金屬板內(nèi)的溫度分布；
2）金屬板上4個頂點在前50s內(nèi)的溫度變化（本文只取左上角點A，如圖1所示）。
該金屬板得基本材料性質(zhì)如下：
密度為5000kg/m3，比熱容為200J/(kg*℃)，導熱系數(shù)為5W/(m*℃)。
圖1
對于這個問題，模型比較簡單，本文對其操作步驟不再詳述，重點在對比ansysy和fluent的仿真結果上。
圖2
圖3
從上圖中可以看出，Ansys的分析結果：1s時，A點的最大溫度為499.999℃，最小溫度為464.98℃；50s時，最大溫度為437.713℃，最小溫度為270.812℃。Fluent仿真結果：1s時，A點的最大溫度為499.99℃，最小溫度為465.37℃；50s時，最大溫度為437.4℃，最小溫度為275.72℃。從上面的兩組數(shù)據(jù)可以看出，兩種軟件的結果是吻合的，相差在1%左右。
圖4
從上圖中可以看出，ANSYS和FLUENT的結果趨勢完全吻合，最大相差4%。
針對兩款軟件對此問題的求解的結果的差別，或許是求解方式上的差別，ansys是基于有限元的求解方法，fluent是基于有限體積的求解方法。
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workbench 根據(jù)計算的等效應力，實現(xiàn)單元生死的方法和模型，里邊做了詳細的注釋
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STAR-CCM+模型實例：模擬簡單彎管流動 ----不同湍流模型的對比
不同湍流模型的影響和計算代價如下圖所示：
湍流模型總結
4. 后處理內(nèi)容
在該案例中，后處理內(nèi)容如下：
管道壓降
管道壓降的最后100迭代步平均值
速度矢量圖線積分卷積
湍流長度尺度（turbulence lengthscale）和湍流粘度比（turbulence viscosity ratio）
RSM模型的雷諾應力云圖
壁面y+云圖
使用field function自定義運動粘度（kinematic viscosity）、積分長度尺度（Integral Length Scale）、泰勒微尺度（Taylor Microscale）、Kolmogorov 微尺度（Kolmogorov scales）：
相應的渦長度尺度如下圖所示：
5. 計算過程
兩方程模型計算600迭代步，并取最后100迭代步的管道壓降平均。
RSM模型基于realizable k-ε收斂的結果再計算600迭代步。
Realizable k-epsilon模型的收斂性如下圖所示：
EB RSM模型的收斂性如下圖所示：
6. 結果分析
下面從幾個方面來對比分析不同湍流模型的結果。
（1） 湍流模型對流態(tài)的影響
? 相比于RSM模型，Realizable k-ε模型模擬的分離位置靠后。
展開 
使用LES模型和RANS模型對噴霧進行模擬對比
圖3 使用RANS湍流模型1.4ms時刻的噴霧形態(tài)
圖4 使用大渦（LES）模擬湍流模型1.4ms時刻的噴霧形態(tài)
從圖3、圖4可以看出RNG k-? 模型、大渦模擬兩種湍流模型在1.4ms時刻的噴霧形態(tài)有一定差異，使用大渦模擬模型時油滴分布會更散。
圖5、圖6、圖7分別為RNG k-? 模型、大渦模擬兩種湍流模型的SMD變化曲線、液相貫穿距變化曲線、蒸發(fā)相貫穿距變化曲線的對比圖。
圖5 SMD變化曲線的對比
圖6 液相貫穿距變化曲線的對比
圖7 蒸發(fā)相貫穿距變化曲線的對比
從圖5、圖6和圖7的參數(shù)對比來看，使用大渦模擬模型時能得到比使用雷諾平均模型更小的索特平均直徑，更小的液相貫穿距和蒸發(fā)相貫穿距。
展開 samcef rotors的不同模型對比
內(nèi)容主要包括：
1.建模的不同級別
四種不同級別模型的比較： 2D傅里葉多諧波模型；3D模型；Cyclic symmetry modeling; 超單元模型；
2.模型介紹；
3.軸承建模；
4.模態(tài)分析；
四種模型的軸承模型及特征頻率對比
5.坎貝爾圖及臨界速度計算
Campbell圖及模態(tài)顯示
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不同分析軟件復雜結構模型對比驗證
為保證結構分析的有效性，常常需要通過兩個計算軟件的模型進行互相校核?。計算結果指標主要關注結構的振動特性和穩(wěn)定特征，即前3階的自振模態(tài)和屈曲模態(tài)形狀，以及自振周期和屈曲特征值?。由于常用的結構分析軟件采用的本構關系和桿件模型相同，因此在保證建模正確的前提下，不同軟件模型的計算結果基本吻合?。以下是做過的幾個復雜結構分析的模型對比及驗證?：
同一模型的瞬態(tài)穩(wěn)態(tài)對比分析（fluent）
00 模型
水流速度40m/s，平板底部固定。
01 穩(wěn)態(tài)分析
02 瞬態(tài)分析
03 結果對比
穩(wěn)態(tài)分析：
瞬態(tài)分析：
穩(wěn)態(tài)分析和瞬態(tài)分析，結果基本一致。
虎鉗模型Solidworks simulation與Abaqus計算結果對比
比較了一下如下的虎鉗模型，Solidworks simulation和Abaqus模型采用：
1.相同的材料參數(shù)，210Gpa,0.28泊松比
2.相同的載荷，Solidworks simulation在面上施加225N力，Abaqus轉(zhuǎn)換成對應壓力施加
3.相同的邊界約束
4.相同的接觸設置，無摩擦，Solidworks simulation采用無穿透全局接觸（其實也是通用接觸），Abaqus采用通用接觸（general contact）
5.相近的網(wǎng)格，Solidworks simulation使用高品質(zhì)二階四面體網(wǎng)格，Abaqus使用C3D10M單元
比較他們的應力和位移情況：
展開 爆炸成型彈丸的二維、三維模型建立及對比分析
爆炸成型彈丸的二維、三維模型建立及對比分析
1工程意義 眾所周知，成型裝藥爆炸作用分析對民用領域的爆破工程及爆破彈的研制開發(fā)有著關鍵的指導作用。目前對于爆炸成型彈丸的仿真模擬主要有二維及三維兩個層面，兩者都能比較契合的模擬爆炸成型情況，但對于兩者的區(qū)別還鮮有學者研究，因此，本文首先建立了二維及三維的爆炸成型模型，運用lsdyna進行仿真模擬，并對兩者的區(qū)別進行總結并做出分析。
2爆炸成型彈丸的二維模擬
2.1 二維計算模型
爆炸成型裝藥截面尺寸如圖1所示，金屬罩的外徑為12cm，內(nèi)徑為11.75cm，裝藥高度為10cm。爆炸的方式為頂部中心起爆，二維計算模型的示意及相關幾何尺寸如下。
圖1 二維計算模型
2.2模型分析
在仿真分析中對軸對稱問題經(jīng)常可以進行建模的簡化，本文模型可以簡化為二維軸對稱問題。那么模型采用的實體單元就相應選擇solid 162二維實體單元。那么炸藥和金屬罩兩種不同介質(zhì)之間的接觸就選擇二維面面接觸算法；另外根據(jù)本文模型的尺寸大小，選擇cm-g-us單位制建模，預估仿真時間大概設置為100微秒，每2個微秒輸出一個結果數(shù)據(jù)文件，具體時間可以根據(jù)仿真結果進行再次設置。
2.3模型建立
在完成上述計算之后，進行二維爆炸的算例求解。幾何模型的建立在ANSYS/LSDYNA中使用APDL語言直接進行編寫，在完成幾何模型的建立后定義材料模型，這里同樣使用替換法，即隨便賦予兩種材料，真實材料參數(shù)在LSPP中另外單獨設置，之后劃分網(wǎng)格，采取映射網(wǎng)格劃分方法，網(wǎng)格劃分完成后創(chuàng)建PART檢查網(wǎng)格數(shù)是否正確，再次進行合理性調(diào)整，之后設置約束及仿真時長控制等參數(shù)，將文件保存為1.k，保存的中間文件1.k導入到LSPP中再次進行炸藥、狀態(tài)方程、起爆點等關鍵字的替換與編輯，之后存盤保存為1.k。
展開 模型分享006——塑性/脆性切削仿真對比 ￥29.9
刀具模型
如圖1所示為使用ABAQUS仿真軟件建立的工件和刀具的二維幾何模型，刀具前角為15°后角為5°，刀尖圓弧半徑為0.01毫米，工件長0.6毫米，高0.12毫米，其中切屑層厚度為0.04毫米。
圖1 幾何模型
材料本構方程（材料屬性）
建立鑄鐵的本構方程，對工件材料的基本性能進行描述，模擬切削加工中發(fā)生的蹦碎情況，并且需要準確的反映出切削中受到的應變情況。切削時工件的蹦碎會消耗大量的能量，在ABAQUS軟件中通過Cracking Brittle對工件材料中脆性屬性進行定義，并設置切屑的分離形式為線彈性脆性斷裂。在損傷出現(xiàn)之前應力和應變之間遵循胡克定律，當基體所受應力超過抗拉極限時，工件基體將發(fā)生脆性失效而生成裂紋并最終擴展成碎屑，仿真中基于最大正應力準則對工件的斷裂進行判斷。
分析
初始切削狀態(tài)
如圖2所示為切削加工的應變初始狀態(tài)，圖（a）為塑性切削，此時工件材料受到刀具的碰撞和擠壓作用，刀具和工件表面完全接觸，在經(jīng)過彈性變形后刀具從側(cè)面壓入到工件內(nèi)部，并且在刀尖接觸位置形成了應變集中點，應變以碰撞點為中心向工件內(nèi)部呈扇形擴張，在此位置將最開始出現(xiàn)塑性成型，工件內(nèi)部未形成明顯的裂紋和剪切。圖（b）為蹦碎切削，此時工件材料在刀具的碰撞下，幾乎沒有發(fā)生過塑性變形，并且刀具和工件之間在碰撞發(fā)生的瞬間，兩者之間并不會完全接觸，而是在接觸位置形成了撞擊蹦碎，蹦碎的工件形成了加工的空洞和裂紋，裂紋擴展主要分為兩個方向，分別為傾斜向下的主裂紋和沿工件表面的次裂紋，相比于塑性切削，蹦碎切削時應變主要是沿裂紋擴展方向均勻分布，并不會形成應變集中位置。
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Abaqus轉(zhuǎn)動模型設置角速度的四種方式對比分析
Abaqus轉(zhuǎn)動模型設置角速度的四種方式對比分析
abaqus固結沉降解析解及數(shù)值解對比（劍橋模型的使用） ￥15
可以采用擴展的劍橋模型來假設黏土是彈塑性的。 粘土層分為六個相等的子層。 表4.6給出了每個黏土子層的劍橋模型參數(shù)。 該表還給出了每個子層的原位應力和預固結應力。 計算合并結算使用有限元合并程序在加載的帶材區(qū)域相對于時間的中心位置。
SOLUTION（文件名：Chapter4 Example8.cae）：如您所知，參數(shù)κ定義了劍橋模型中土壤的彈性行為，并且通過方程式κ= Cs / 2.3與膨脹指數(shù)相關。 參數(shù)λ通過λ= Cc / 2.3與壓縮指數(shù)相關。 強度參數(shù)M與土壤的內(nèi)摩擦角φ相關，如下所示：
在可能的情況下，尋求數(shù)值解決方案之前，最好通過分析方法解決問題。 如表4.6所示，六個粘土子層被過度固結。 我們可以使用（4.11）或（4.12）計算每個子層的最終合并沉降。 （4.11）或（4.12）的選擇取決于第4.3節(jié)中討論的每個子層中的應力條件。 粘土子層的初始條件完全由其原位垂直有效應力σ0和其原位空隙率e0定義。 所有粘土子層的壓縮指數(shù)Cc等于2.3λ= 0.27，溶脹指數(shù)Cs等于2.3κ= 0.023。 使用電子表格進行結算計算。 表4.7總結了電子表格的計算結果，最終固結沉降計算為91毫米。
在劍橋模型中，屈服面尺寸由參數(shù)p =（σ1 +2σ3）/ 3完整描述。屈服面的演變?nèi)Q于體積塑性應變εpvol，它是p的函數(shù)。可以從e-logσv線輕松推導出εpvol和p之間的關系。固結曲線（e-logσv線）完全由其斜率Cc（=2.3λ）和初始條件σ0和e0定義。注意，λ，σ0和e0是此處使用的有限元程序中所需的輸入?yún)?shù)的一部分。同樣，預固結壓力σc是必需的
參數(shù)（表4.6）。此參數(shù)指定劍橋模型的初始屈服面的大小。如圖所示建立了二維平面應變有限元網(wǎng)格
如圖4.28所示。粘土層分為六個子層。
展開 熱仿真-實測結果下對比集總參數(shù)法與雙熱阻模型 ￥1.9
目前開展的建模方式中，大多采用“集總參數(shù)法”對元器件進行簡化建模，該方法簡單快速；另一種方式是建立器件的雙熱阻模型，但需要準確獲知器件的熱阻值，那兩種方法對于板級仿真準確性如何呢？
基于此，本案例對比分析了集總參數(shù)法與雙熱阻模型的仿真應用，并開展了溫度實測，討論了不同建模方法與實測值的符合性。
2、芯片散熱相關理論簡介
2.1 芯片的散熱方式
一般而言封裝芯片的散熱方式也包含了上述三種熱傳遞形式，即熱傳導、熱對流和熱輻射三種方式。元器件主要散熱形式和具體的熱設計措施有關，不存在通用的規(guī)律。如下圖所示，為典型封裝芯片的傳熱路徑。
圖1.典型器件散熱形式
2.2 熱阻理論及元器件建模方法
1、集總參數(shù)法
集總參數(shù)法：即設置物體內(nèi)部單一導熱率、認為物體溫度均勻一致的近似分析方法。該方法簡單、易操作、所需信息少；該方法適用于一般元件，例如電阻、電感等，而對于器件由于封裝內(nèi)部結構、材料不同，導致封裝不同方向?qū)崧蕰休^大差異，采用集總參數(shù)法建模，則仿真誤差可能相對較大，后續(xù)會做具體對比分析。
圖2.集總參數(shù)法
2、 雙熱阻模型
對于典型芯片封裝而言，主要的封裝熱阻包括 Die 結到環(huán)境（Junction-to-Ambient）的熱阻 Rja，結到殼（Junction-to-Case）的熱阻 Rjc和結到板（Junction-to-Board）的熱阻 Rjb。
展開 激光焊模擬-熱源模型+附：ABAQUS與MSC.Marc焊接模擬的簡要對比
Marc從2016版開始，添加了柱狀熱源，將其與高斯面熱源復合，可作為激光焊的熱源模型。但是該熱源的熱流密度在厚度方向上是均勻的（沒有衰減），這與實際情況不符。常用的高斯面熱源與高斯旋轉(zhuǎn)體熱源復合而成的激光焊熱源模型，仍然需要子程序開發(fā)。</li><li>ABAQUS：同樣作為大型通用有限元軟件，與Marc同出一家，用戶眾多。在激光焊接模擬，甚至普通的焊接模擬方面，都需要子程序二次開發(fā)來實現(xiàn)。6.14版本時代，abaqus推出過一款插件AWI，功能還算不錯，但無奈ABAQUS求解器不支持逐漸激活，導致每焊接一步，就要建立1個（或2~3個）step，對于焊縫較多的仿真，很不方便；另外，該插件不支持選擇熱源模型，只能將焊縫單元設置為某一溫度（比如熔點）。從2016版開始，ABAQUS求解器支持了逐漸激活（EPA，ELELMENT PROGRESSIVE ACTIVATION），以實現(xiàn)經(jīng)典應用場景：焊接與3D打印；但熱源模型和逐漸激活全都需要子程序開發(fā)，本人對新版本探索了一段時間，仍然覺得非常懵逼。好消息是，通過與Simulia的工程師交流，得知ABAQUS會推出相應的焊接插件（需額外license），可實現(xiàn)熱源模型和逐漸激活的鼠標操作，另外支持free surface convection（FFS）和free surface radiation（RFS）。總的來說，ABAQUS的焊接模擬有點麻煩，但是這些麻煩不會讓我們放棄ABAQUS，希望達索公司能夠顧及相關應用場景。如果精力充足，本人可能開發(fā)專用的焊接插件，實現(xiàn)常用焊接模擬的前處理，敬請期待！
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