應(yīng)力施加的案例
關(guān)于ANSYS中初始地應(yīng)力施加方法的介紹
近日，水哥收到一粉絲對初始地應(yīng)力施加這塊的疑問，恰逢今天時間較多，便說說在ANSYS中如何施加初始地應(yīng)力。
針對巖土工程相關(guān)的分析而言，初始地應(yīng)力這個概念比較重要，所謂初始地應(yīng)力，也即是在我們對巖土進行任何外部操作之前，例如基坑開挖、邊坡開挖、隧道開挖等，其本身內(nèi)所存在的真實應(yīng)力，也可稱之為初始應(yīng)力場。
初始應(yīng)力場是平衡的，這也是經(jīng)常聽到的一個概念，初始地應(yīng)力平衡，更簡單來講，就是我們在進行分析之前的位移清零，應(yīng)力不清零。
為什么進行這樣一步操作？
答：為了使模型更加的符合實際。
ANSYS中對于初始地應(yīng)力的平衡沒有類似設(shè)計軟件那般（例如Midas NX）方便，也即是我們在做類似基坑開挖分析之前，首先要進行地應(yīng)力平衡操作，ANSYS中主要分為兩步進行：
第一步：原始應(yīng)力場計算，導(dǎo)出地應(yīng)力文件；
第二步：新建模型，導(dǎo)入地應(yīng)力文件，施加重力，平衡地應(yīng)力。
關(guān)于導(dǎo)入與導(dǎo)出的命令流，ANSYS以前老版本是采用Iswrite與isfile命令，新版本可采用Inistate命令，但是Iswrite和isfile依然可以用，只是幫助文件已經(jīng)沒了這兩個命令的解釋，其用法同inistate，可具體查詢Help。
通過上兩步操作，能達(dá)到位移清零，真實應(yīng)力不清零的效果，下面以一個小例子來進行說明操作過程。
某二維地塊，長度50m，高度20m，需進行基坑開挖操作，操作之前，需進行初始地應(yīng)力的平衡，材料為中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，彈性模量取1200Mpa,粘聚力取450Kpa，摩擦角取30度，采用DP材料模型。
展開 ANSYS初始應(yīng)力的施加和獲得
在使用ANSYS進行結(jié)構(gòu)分析時，可以把初始應(yīng)力指定為一項載荷，但只能在靜態(tài)分析和瞬態(tài)分析中使用（分析可以是線性,也可以是非線性），初始應(yīng)力載荷只能施加在分析的第一個載荷步中，執(zhí)行初始應(yīng)力命令一次以上將覆蓋先前的初始應(yīng)力指定。初應(yīng)力載荷可以是初應(yīng)力，初應(yīng)變或者初塑性應(yīng)變。
施加初始應(yīng)力的方法及對比（1.質(zhì)量阻尼法（模態(tài)法、快速傅里葉法）；2.動力松弛（SIDR=1-2）） ￥138.93
針對LS-DYNA顯示動力學(xué)分析中的初始應(yīng)力施加如重力、軸力問題，建立了柱模型，按照軸壓比為0.1施加軸力，對比分析了幾種方法的有效性和耗時，給出針對不同計算的施加初始應(yīng)力的最有效最經(jīng)濟的建議，提供了全部的k文件和程序代碼以及分析文檔。
ANSYS初始應(yīng)力的施加和獲得
舉例如下：
inistate,defi,,,,,100,200,300,400,500,600
對整個模型施加初始應(yīng)力
inistate,defi,2,3,,,33.3333
在2號單元的單元積分點3施加初始應(yīng)力SX=33.333
inistate,defi,1,,,,100
對梁單元1施加初始應(yīng)力 SX=100
inistate,set,dtyp,epel
inistate,defi,,,,,0.1,-0.01,-0.01
對整個模型施加初始應(yīng)變場
inistate,set,dtyp,epel
inistate,defi,1,,,,0.01
對梁單元1施加常應(yīng)變EPEL X=0.01
來源：CAE技術(shù)資訊
展開 
comsol壩體水平應(yīng)力如何施加？
comsol水平應(yīng)力如何施加
ABAQUS熱應(yīng)力分析 附ABAQUS中初始地應(yīng)力的施加下載
軋輥與Cu層的熱傳導(dǎo)系數(shù)
下載地址：ABAQUS中初始地應(yīng)力的施加
高熵合金施加循環(huán)應(yīng)力（正弦，三角函數(shù)）的分子動力學(xué)
疲勞失效是工程結(jié)構(gòu)件的主要破壞形式之一，通常由循環(huán)應(yīng)力（如正弦波載荷）作用下的微觀缺陷（如位錯聚集、裂紋萌生與擴展）逐漸累積所致。分子動力學(xué)（MD）模擬能夠在原子尺度揭示高熵合金在循環(huán)載荷下的微觀過程，為理解其抗疲勞機理提供重要依據(jù)。然而，目前針對高熵合金在正弦波循環(huán)應(yīng)力下的MD研究仍較為有限，尤其是不同成分、溫度及加載頻率對疲勞行為的影響仍需深入探索。本研究擬通過分子動力學(xué)模擬，對其開展研究。
1：建立長寬高均為150埃米的正方形盒子，在內(nèi)部填充Ni、Fe、Cr三種原子：
建立的模型如下圖所示：
初始模型在NPT系綜平衡后，在溫度為800K、周期為50ps，拉伸速率以正弦函數(shù)變化，最大拉伸速率為0.05s-1的條件下，使用loop命令循環(huán)10次，使用 fix 3 all deform 100 x erate ${speed} remap x units box命令，在x方向進行拉伸。
在lammps中拉伸的命令設(shè)置如下
模擬結(jié)束之后，在origin中畫出x方向應(yīng)變隨時間的變化情況：從圖中可以看出應(yīng)變符合正弦函數(shù)。
2：在上述條件下，將正弦函數(shù)可調(diào)整為三角形，同樣拉伸10次結(jié)果下圖所示，同樣驗證良好。
本次模擬主要更改了應(yīng)變的函數(shù)形式，溫度，拉伸頻率，周期都是固定的，后續(xù)可通過更改參數(shù)，進行更廣泛的研究，如峰值，循環(huán)次數(shù)，合金成分以及尺寸的影響，也可進一步增加缺陷，探究缺陷對拉伸的影響。
最后，歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
展開 Abaqus| 導(dǎo)入預(yù)定義應(yīng)力場缺少.res文件，該怎么解決？
導(dǎo)讀
Abaqus可通過odb文件施加初始應(yīng)力場來進行預(yù)應(yīng)力分析，比如機加工過程，殘余應(yīng)力的施加，地應(yīng)力施加等。對于不熟悉的朋友，施加初始應(yīng)力場時可能會遇到下面兩個報錯。第一個是缺少.res文件，第二個是結(jié)果文件不允許導(dǎo)入。下面針對這兩個問題給出解決策略。
問題1：Warning: Missing .res file Job-orignal.res. Some consistency checks will not be performed until the analysis job is submitted.
Abaqus Error: The following file(s) could not be located: Job-orignal.res
Abaqus/Analysis exited with error(s).
解決方案：上面錯誤的意思是找不到.res文件。res是restart的縮寫，即重啟動文件。重啟動文件默認(rèn)條件下在完成分析后是不產(chǎn)生的，因此為了產(chǎn)生重啟動文件，在Step模塊可設(shè)置產(chǎn)生重啟動文件。
Step菜單欄–Output –RestartRequests-Frequnecy。Frequency的數(shù)值，例如Frequency=2,，代表每隔2個增量步數(shù)據(jù)輸出一次，默認(rèn)每個分析步的最后一次增量會進行輸出。
展開 旋轉(zhuǎn)流變儀-瞬態(tài)模式
瞬態(tài)模式
1、階躍應(yīng)變速率
階躍應(yīng)變速率測試是對樣品施加恒定的剪切速率，測量材料應(yīng)力的響應(yīng)隨時間的變化。實驗中所要確定的參數(shù)有：剪切速率，溫度，取樣模式(關(guān)于時間為對數(shù)或線性)和數(shù)據(jù)點數(shù)目，方向(對于應(yīng)變控制流變儀，表示在正應(yīng)變下驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)方向)。一般允許有多個連續(xù)的測試區(qū)間，可以連續(xù)地進行不同階躍應(yīng)變速率的測試。若剪切速率設(shè)定為零，則在數(shù)據(jù)采集時驅(qū)動電機不轉(zhuǎn)動，可以用來研究穩(wěn)態(tài)剪切后的松弛過程。階躍應(yīng)變速率測試可以用來確定：①恒定溫度下的應(yīng)力增長和松弛過程；②穩(wěn)態(tài)剪切后的松弛過程。
聚合物熔體和濃溶液對突加的剪切速率有兩種不同的響應(yīng)，這取決于不同的剪切速率。在低剪切速率下，剪切應(yīng)力和第一法向應(yīng)力差隨著時間逐漸增大，直到得到平衡；在高剪切速率下，剪切應(yīng)力和第一法向應(yīng)力差都存在一個“過沖”，然后再降低得到平衡。這種過沖是由于聚合物纏結(jié)密度的減小需要一定時間。當(dāng)剪切應(yīng)力的施加快于聚合物的自然響應(yīng)，就會出現(xiàn)這種過沖現(xiàn)象。下圖顯示了當(dāng)聚合物熔體或濃溶液在瞬間施加高剪切速率時應(yīng)力的“過沖”現(xiàn)象，聚合物鏈的解纏和構(gòu)象的變化速率是其主要的影響因素。
2、應(yīng)力松弛
應(yīng)力松弛是施加并維持一個瞬態(tài)形變(階躍應(yīng)變)，測量維持這個應(yīng)變所需的應(yīng)力隨時間的變化。實驗中所要確定的參數(shù)有：應(yīng)變，溫度，取樣模式(關(guān)于時間為對數(shù)或線性)和數(shù)據(jù)點數(shù)目，方向(對于應(yīng)變控制流變儀，表示在正應(yīng)變下驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)方向)。應(yīng)力松弛模量G (t)可以通過測得的應(yīng)力除以應(yīng)變常數(shù)得到。下圖顯示了典型的應(yīng)力松弛曲線，其中動態(tài)值G′的計算是假設(shè)G′ (1/ω)? G (t)。
3、蠕變
蠕變實驗正好與應(yīng)力松弛相反，它給樣品施加恒定的應(yīng)力，測量樣品的應(yīng)變隨時間的變化。實驗中所要確定的參數(shù)有：應(yīng)力，溫度，取樣模式(關(guān)于時間為對數(shù)或線性)和數(shù)據(jù)點數(shù)目。
展開 關(guān)于在flac3d里設(shè)置初始地應(yīng)力的討論(轉(zhuǎn)帖)
展開 Abaqus/CAE中定義與深度相關(guān)的載荷
在使用有限元分析時，有時候會遇到與深度相關(guān)的載荷，如：靜水壓力、地應(yīng)力等。Abaqus/CAE提供了直接定義這兩種載荷的方式，下面通過簡單的例子介紹如何操作以及使用中應(yīng)該注意到問題。
靜水壓力載荷的定義
假設(shè)高100M的壓力容器，需在其內(nèi)部定義靜水壓力，如下圖1：
圖1 高100M的壓力容器內(nèi)部施加靜水壓力
靜水壓力在Pressure下定義，分布形式選擇Hydrostatic。根據(jù)壓力的計算公式：p=ρgh，得知最深出的水壓為980000Pa。還需要定義零水位高度坐標(biāo)值（Zero pressure height）和水位最深高度坐標(biāo)值（Reference pressure height），這里分別輸入100和0。如下圖2所示。
圖2 靜水壓力的施加
進行簡單的計算后，發(fā)現(xiàn)壓力云圖如下，靜水壓力分布和預(yù)期的完全不一樣。
圖3 靜水壓力云圖
問題出在什么地方呢？這是因為Abaqus默認(rèn)深度在Z軸方向上，而我們在建模時，將深度方向放在了Y軸方向，如圖1。
將深度方向放在Z軸方向上后重新計算，得到的靜水壓力分布如下：
圖4 深度方向放在Z軸（左）以及靜水壓力云圖（右）
注意到筒底的靜水壓力接近于980000Pa，筒頂?shù)撵o水壓力也不是0Pa。這是因為云圖中的數(shù)值來源于單元的積分點，而不是節(jié)點。
靜水壓力也能用于2D模型，只是需要注意到是，此時，深度方向在Y軸方向。
地應(yīng)力的施加
Abaqus/CAE中施加地應(yīng)力時，需要在預(yù)定義場中定義，如下圖5所示，載荷類型為Geostatic。
圖5 地應(yīng)力的施加
需要定義的參數(shù)：第一點的深度坐標(biāo)值與對應(yīng)的垂直應(yīng)力；第二點的深度坐標(biāo)值與對應(yīng)的垂直應(yīng)力；兩方向的側(cè)向土壓力系數(shù)。
展開 
ANSYS-膜結(jié)構(gòu)找形分析技術(shù)
2．找形方法步驟
2.1．建立初設(shè)形態(tài)的模型
初設(shè)形態(tài)由支座點控制，以支座點為控制關(guān)鍵點，建立初設(shè)形態(tài)幾何模型（包括面、線）并劃分單元，注意具有不同預(yù)應(yīng)力的單元最好指定不同的材料，以方便指定初應(yīng)力。單元應(yīng)該采用三角形形狀，因為索膜結(jié)構(gòu)空間曲面可能扭曲，用四邊形時計算過程中可能由于單元扭曲出現(xiàn)問題。
2.2．施加約束（通常在支座點）。基于索膜的特點，僅約束平動自由度。
2.3．指定初應(yīng)力。需注意的是，ANSYS初應(yīng)力基于單元坐標(biāo)系。另外，如果結(jié)構(gòu)中每種材料具有同樣的初應(yīng)力，則可以直接用命令I(lǐng)STRESS完成初應(yīng)力施加，如果每種材料具有不同的初應(yīng)力，則需要通過初應(yīng)力文件來施加，可以通過命令流自動生成初應(yīng)力文件。具體參見后面的算例命令流。
2.4．打開大變形效應(yīng)，進行計算。通常初設(shè)形態(tài)下預(yù)應(yīng)力不會平衡，會產(chǎn)生位移，預(yù)應(yīng)力會由于位移而釋放。也就是說，計算結(jié)束后應(yīng)力狀態(tài)將和預(yù)應(yīng)力不一致。
2.5．開始迭代計算，如下：
2.5.1．開始一個新分析，按照前一個形態(tài)的計算位移結(jié)果更新體型，采用UPGEOM命令。
2.5.2．設(shè)定初應(yīng)力（同前一個形態(tài)，由于開始新分析時，初應(yīng)力會歸零，所以需要重新設(shè)置）
2.5.3. 判斷是否收斂。由于平衡的形態(tài)下預(yù)應(yīng)力不會引起任何位移，所以可以用結(jié)構(gòu)內(nèi)的最大位移來判斷是否收斂，即若當(dāng)前形態(tài)下產(chǎn)生的最大位移小于初設(shè)形態(tài)下最大位移的某一個百分比或小于某一個適當(dāng)?shù)慕^對值，則認(rèn)為收斂，一般來說，這個百分比可取為0.1%－1.0%，另外絕對值可取為1e-4－1e-6，這個絕對值是為了防止初始形態(tài)即為平衡形態(tài)的情況，具體取值取決于精度要求。只要兩個條件滿足了一個，即可認(rèn)為收斂
2.5.4. 如果收斂，則最后更新一次體型，完成找形，新的體型則為平衡態(tài)體型。
展開 旋轉(zhuǎn)流變儀-穩(wěn)態(tài)模式
旋轉(zhuǎn)型流變儀的測試模式一般可以分為穩(wěn)態(tài)測試、瞬態(tài)測試和動態(tài)測試，區(qū)分它們的標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)變或應(yīng)力施加的方式。
穩(wěn)態(tài)測試用連續(xù)的旋轉(zhuǎn)來施加應(yīng)變或應(yīng)力以得到恒定的剪切速率，在剪切流動達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，測量由于流體形變產(chǎn)生的扭矩。
瞬態(tài)測試是指通過施加瞬時改變的應(yīng)變(速率)或應(yīng)力，來測量流體的響應(yīng)隨時間的變化。
動態(tài)測試主要指對流體施加振蕩的應(yīng)變或應(yīng)力，測量流體響應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變。動態(tài)測試中，可以使用在被測試材料共振頻率下的自由振蕩，或者采用在固定頻率下的正弦振蕩。這兩種方式都可用來測量粘度和模量，不同的是在固定頻率下的正弦振蕩測試在得到材料性能頻率依賴性的同時，還可得到其性能的應(yīng)變或應(yīng)力依賴性。
這些工作模式對于旋轉(zhuǎn)流變儀，如同軸圓筒、錐板和平行板夾具都是一致的。
（一）穩(wěn)態(tài)模式
1、穩(wěn)態(tài)速率掃描
穩(wěn)態(tài)速率掃描通常是在應(yīng)變控制型流變儀上完成的。穩(wěn)態(tài)速率掃描施加不同的穩(wěn)態(tài)剪切形變，每個形變的幅度取決于設(shè)定的剪切速率。通常數(shù)據(jù)的采集可以是自動模式(在每個速率下進行一次測量)或手動模式(根據(jù)用戶的指令進行測量)。剪切速率可以是對數(shù)變化、線性變化或離散的。實驗中所要確定的參數(shù)為：溫度，掃描模式(對數(shù)、線性或離散)，測量延遲時間(從施加當(dāng)前的剪切速率到測量之間的時間間隔)，數(shù)據(jù)采集模式(自動、手動)，旋轉(zhuǎn)方向(對于正的掃描速率，旋轉(zhuǎn)方向確定第一個剪切速率下驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)方向)，每次測量的旋轉(zhuǎn)方向(可以有兩種，一種是數(shù)據(jù)采集時驅(qū)動電機都以設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)；另一種是數(shù)據(jù)采集分兩次完成，兩次分別是驅(qū)動電機以設(shè)定的方向旋轉(zhuǎn)和以與設(shè)定相反的方向旋轉(zhuǎn)，最終的數(shù)據(jù)是取二者的平均)。這些參數(shù)的設(shè)置在不同的流變儀中可能會有一些差異，但基本原理都相同。穩(wěn)態(tài)速率掃描可以得到材料的粘度和法向應(yīng)力差與剪切速率的關(guān)系。
展開 010. 泊松比、彈性模量、剪切模量之間的關(guān)系
一般地講，對彈性體施加一個外界作用力，彈性體會發(fā)生形狀的改變（稱為“形變”）。
各向同性材料是一類特殊的材料，其彈性性質(zhì)在各個方向上都是相同的。這意味著它們只需要三個彈性常數(shù)來描述其彈性行為，這三個常數(shù)分別是彈性模量(Shear Modulus)、剪切模量（Shear Modulus），以及泊松比（Poisson's Ratio）。
1. 泊松比（Poisson's Ratio）
泊松比是指材料在單向受拉或受壓時，橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變比值的絕對值，也叫橫向變形系數(shù)。
它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)，通常用希臘字母（niu拗）表示。
是描述材料在受力時沿著一個方向的長度變化與垂直于該方向的長度變化之間關(guān)系的一個重要材料性質(zhì)。
當(dāng)應(yīng)力施加到材料上時，泊松比可以幫助預(yù)測材料在不同方向上的變形。
泊松比的數(shù)學(xué)定義如下：
其中：是泊松比；橫向是材料橫向（垂直于受力方向）的應(yīng)變；縱向是材料縱向（與受力方向平行）的應(yīng)變。
泊松比的取值范圍通常在-1到0.5（橡膠）之間，其中0表示材料在受力時不會產(chǎn)生橫向變化，0.5表示極限情況下材料的橫向收縮與縱向拉伸的比例為1:2。
泊松比0.30的意味著，如果立方體伸長了1mm，側(cè)向?qū)⑹湛s0.3mm。
金屬通常具有較低的泊松比，而橡膠等彈性材料則具有較高的泊松比。
金屬的泊松比在0.25到0.35之間，泊松比的最大可能值為0.5（橡膠）。
2. 彈性模量(Young's Modulus)
彈性模量（elastic modulus）的定義是：單向應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)力除以該方向的應(yīng)變（材料在彈性變形范圍內(nèi)，即在比例極限內(nèi)），作用于材料上的縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)。
通常用符號E表示，其單位是帕斯卡（Pa）。
展開 工程應(yīng)力應(yīng)變和真實應(yīng)力應(yīng)變 附常用材料應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)下載
記得研三找工作的時候，第一次面試，就被面試官問了工程應(yīng)力和真實應(yīng)力有什么區(qū)別的問題，只記得當(dāng)時簡單的回答，一個是變形前的，一個是變形后的。兩者具體的關(guān)系如何，做完拉伸實驗，如何處理數(shù)據(jù)，才能得到有限元仿真軟件的材料模型中的應(yīng)力應(yīng)變曲線；下面將以簡單的拉伸實驗為例詳細(xì)講解下。
工程應(yīng)力：施加的外力除以樣件最初的受力面積，即名義應(yīng)力。
真實應(yīng)力：施加的外力除以樣件真實的受力面積（隨時間的變化，樣件會發(fā)生頸縮，受力面積會變小）。
工程應(yīng)變：樣件的伸長變化量除以初始的樣件的長度，即名義應(yīng)變。”名義“是指我們不考慮一步步的中間過程，只看開始和結(jié)尾，根據(jù)兩者的變化求得應(yīng)變。這也是為了工程上應(yīng)用的方便。
真實應(yīng)變：微小材料元素承受應(yīng)力時所產(chǎn)生的變形強度（或簡稱為單位長度變形量）的疊加量。假定樣件初始長度為L0，最終長度為L1，樣件中間經(jīng)歷的過程的長度為L01，L02…Ln-1 ,Ln，真實的應(yīng)變是每一微小步應(yīng)變之和，即：
真實應(yīng)力和工程應(yīng)力的關(guān)系如下：
真實應(yīng)變和工程應(yīng)變的關(guān)系如下：
在彈性區(qū)間內(nèi)，真實應(yīng)力等于工程應(yīng)力，真實應(yīng)變和工程應(yīng)變相等。
當(dāng)材料發(fā)生塑性之后，真實應(yīng)力真實應(yīng)變曲線，不像工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線那樣在載荷達(dá)到材料的抗拉強度之后轉(zhuǎn)而下降，而是繼續(xù)上升直至斷裂，這說明金屬在塑性變形過程中不斷地發(fā)生加工硬化，從而外加應(yīng)力必須不斷增高，才能使變形繼續(xù)進行，即使在出現(xiàn)縮頸之后，縮頸處的真實應(yīng)力仍在升高（如下圖所示），這就排除了應(yīng)力-應(yīng)變曲線中應(yīng)力下降的假象。
真實應(yīng)變在一些能夠承受大變形的材料中很常用，在有限元使用中，要考慮變形的大小，F(xiàn)EA中發(fā)生塑性變形的材料，一般都采用真實應(yīng)力應(yīng)變曲線。
展開 