蠕變仿真 ansys的案例
基于UMAT的蠕變變形仿真
關(guān)鍵詞：蠕變，彈塑性，θ方程，時(shí)間，高溫
什么是蠕變
學(xué)材料力學(xué)都會(huì)接觸到材料屈服，但是蠕變就未必會(huì)學(xué)。除了研究這個(gè)方向的學(xué)生，大部分人可能接觸不到。
簡單理解蠕變，就是結(jié)構(gòu)在外載荷不變情況下，變形隨著時(shí)間推移而逐漸增加。
通常蠕變都會(huì)和熱關(guān)聯(lián)，高溫等惡劣服役環(huán)境下，材料性能緩慢下降，較容易產(chǎn)生蠕變的現(xiàn)象。
它和疲勞有點(diǎn)像，主要區(qū)別在于，疲勞強(qiáng)調(diào)“交變載荷”工況，而它強(qiáng)調(diào)載荷不變，性能下降。
從載荷變形曲線看，它和屈服可能更像，有些材料的屈服會(huì)呈現(xiàn)載荷基本保持不變，但是變形卻顯著增加。但是也是有區(qū)別的，屈服強(qiáng)調(diào)載荷接近材料極限，且不可逆，短時(shí)間內(nèi)發(fā)生。而蠕變一般是結(jié)構(gòu)正常服役工況，應(yīng)力水平不高，且要有較長時(shí)間周期，比如地基的沉降現(xiàn)象。
仿真方法
目前對(duì)于金屬的力學(xué)行為研究，越來越多的學(xué)者從微觀尺度入手，像晶體塑性力學(xué)等就是典型代表，滑移、位錯(cuò)等理論也成為研究材料失效或者性能下降的重要工具。
相比于宏觀唯象模型，這類微觀模型當(dāng)然更具有物理意義，也更先進(jìn)，能解釋很多現(xiàn)象。但是當(dāng)下的研究生培養(yǎng)方式，使得很多學(xué)生進(jìn)入一個(gè)領(lǐng)域后，過早的集中在某個(gè)點(diǎn)的研究，而未形成對(duì)該領(lǐng)域有效的、可靠的認(rèn)知。以至于，似乎他在某個(gè)學(xué)科方向研究了三五年，但是似乎對(duì)這個(gè)方向他又知之甚少。
這就像，搞編織復(fù)合材料卻不懂層合板，懂金屬的晶體塑性力學(xué)，卻不懂最常見的JC彈塑性模型。有點(diǎn)像辟邪劍譜，練的快是快，但是沒有根基。
扯遠(yuǎn)了，回到蠕變這個(gè)問題，我們采用唯象模型，簡單講就是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的蠕變模型。
展開 Ansys Workbench蠕變分析
（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
02
Ansys Workbench中蠕變分析設(shè)置
Ansys Workbench中進(jìn)行蠕變分析設(shè)置與普通靜力分析的主要區(qū)別就是材料本構(gòu)設(shè)置和分析步設(shè)置。
第一步：建立分析流程
第二步：設(shè)置材料蠕變屬性
Ansys Workbench中有多種蠕變本構(gòu)模型，如下圖中Creep目錄所示（具體的介紹可參考ansys幫助文檔）。
雙擊Creep下的某一蠕變本構(gòu)模型，在材料屬性欄會(huì)增加相應(yīng)的屬性參數(shù)輸入框。
基于ANSYS Workbench蠕變分析的設(shè)置方法 ￥19.89
基于ANSYS Workbench蠕變分析的設(shè)置方法
蠕變分析是指材料相關(guān)的一種屬性，指率相關(guān)性的一種屬性，即隨著是時(shí)間的變化，其靜態(tài)保持的應(yīng)力或者應(yīng)變會(huì)發(fā)生變化
其基本原理如下
1.為將材料的率相關(guān)性打開
RATE,ON !
【資料】ansys蠕變分析
ok
ansys蠕變資料分享（免費(fèi)）
ansys蠕變相關(guān)知識(shí)以及兩個(gè)實(shí)例，
ansys非線性分析-蠕變.pdf
矩形板蠕變實(shí)例.doc
螺栓蠕變分析實(shí)例.pdf
基于ANSYS經(jīng)典界面的受拉平板的蠕變分析
大多數(shù)金屬在高溫下都表現(xiàn)出蠕變行為。
所謂蠕變，是指材料在長時(shí)間的恒溫、恒定載荷作用下，持續(xù)發(fā)生塑性變形的行為。
那么如何對(duì)蠕變行為進(jìn)行仿真呢？本文給出一個(gè)例子，該例子十分簡單，是對(duì)一個(gè)900度下的受拉平板做蠕變分析。
該例子來自于《ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用精華50例》的第22個(gè)例子?！荆ǖ谌妫?，高耀東，劉學(xué)杰主編，電子工業(yè)出版社，2011.】，本文主要對(duì)其加強(qiáng)了顯示部分和講解部分，以便用戶能更清晰地理解其分析過程。
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[問題描述]
一矩形平板，左端固定，右端作用有恒定壓力P=100MPa，平板長100mm，高30mm，材料的彈性模量是2e5MPa,泊松比是0.3，
蠕變方程是：，要分析在900度下，10萬秒后平板的位移情況。
【問題分析】
此問題屬于材料非線性的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。
模型十分簡單，是薄板，平面應(yīng)力問題，創(chuàng)建長方體后劃分網(wǎng)格即可以得到有限元模型.
材料模型：要定義蠕變參數(shù)。
用兩種方式進(jìn)行比較，一種是有蠕變發(fā)生的，一種是沒有蠕變發(fā)生的。
【問題求解】
1. 前處理
（1.1）創(chuàng)建單元類型
/prep7
et,1,plane42
上述命令進(jìn)入到前處理器，并創(chuàng)建了單元類型plane42,默認(rèn)是平面應(yīng)力問題。
（1.2）定義材料模型
mp,ex,1,2e5
mp,prxy,1,0.3
tb,creep,1
tbdata,1,5e-23,7
上述命令首先定義了材料的彈性模量與泊松比，然后定義了蠕變模型，并給定了兩個(gè)系數(shù)。
（1.3）創(chuàng)建幾何模型
rect,1,100,0,30
上述命令繪制一個(gè)矩形。
展開 粘結(jié)劑高溫高濕蠕變仿真建模總結(jié) ￥20
基于COMSOL的膠黏劑蠕變仿真建?？偨Y(jié)
摘要：
室溫固化環(huán)氧樹脂膠黏劑是比較典型的粘彈性材料，研究其力學(xué)性能時(shí)首先要考慮它的粘彈性，通常將粘彈性分為靜態(tài)粘彈性和動(dòng)態(tài)粘彈性。高聚物動(dòng)、靜態(tài)粘彈性的影響因素較多，主要有溫度、應(yīng)力、頻率、應(yīng)變和物理老化等，在長期載荷作用下易產(chǎn)生蠕變變形。
本文對(duì)膠黏劑的蠕變仿真建模方法進(jìn)行總結(jié)。
框架：
1. 蠕變概念及本構(gòu)模型介紹
2. 膠黏劑的蠕變仿真建模
3. 調(diào)研的幾種環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑的蠕變參數(shù)
全文14頁。
利用Abaqus的UMAT子程序仿真木材蠕變現(xiàn)象
蠕變現(xiàn)象
蠕變現(xiàn)象簡單講，就是載荷不變，材料或者結(jié)構(gòu)變形隨著時(shí)間的推移而逐漸增加的現(xiàn)象。引起蠕變的原因有很多，溫度、材料本構(gòu)、載荷水平等等。從微觀機(jī)理上可以追溯到晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)然這不是我們做工程的該考慮的。
我們要考慮的是，如何用一個(gè)本構(gòu)來描述這種變形特點(diǎn)。下面這個(gè)圖具備相當(dāng)?shù)拇硇浴?通常這類問題一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是和時(shí)間相關(guān)，類似于一個(gè)生長現(xiàn)象。搞自然科學(xué)的，看到這基本都能猜到，這個(gè)本構(gòu)一定要有自然常數(shù)。下面我們將以木材蠕變為例，介紹下在ABAQUS UMAT中如何實(shí)現(xiàn)蠕變仿真。
2. 本構(gòu)理論
文獻(xiàn)[1]給出了木材蠕變過程中本構(gòu)：
3. 算例
3.1 模型
考慮懸臂梁模型，如下圖。
3.2 邊界條件
根據(jù)蠕變的定義，模型必須現(xiàn)有一個(gè)穩(wěn)定的載荷，因此可以分成兩個(gè)step。第一個(gè)step，完成力加載，第二個(gè)step保持載荷，實(shí)現(xiàn)蠕變變形的生長。
需要指出的是，蠕變通常需要在較長的時(shí)間尺度上才能有明顯的效果。比如我們要觀察100天的變形情況，那么這個(gè)時(shí)候，ABAQUS設(shè)定的總時(shí)間還是1，在UMAT里面要乘以相應(yīng)的系數(shù)，給出物理時(shí)間，才能有效的實(shí)現(xiàn)蠕變效果。
3.3 結(jié)果
最終得到懸臂梁端部位移如下圖所示。從圖中可以看出，在最初的幾天，蠕變變形較大，隨著時(shí)間的推移，變形增加的幅度放緩，符合蠕變的特點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 《濕度變化和荷載作用下膠合木曲梁的工作性能研究》
[2] 《旋切板膠合木的蠕變及其對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響》
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展開 Abaqus粘彈性材料蠕變測(cè)試仿真案例講解
Abaqus粘彈性材料蠕變測(cè)試仿真案例講解
基于ansys渦輪盤蠕變及低周疲勞壽命可靠性分析方法
對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件渦輪盤來說，蠕變失效和疲勞失效是其兩種主要的失效模式：在循環(huán)工作條件下，蠕變損傷和疲勞損傷不斷累積，并且蠕變損傷和疲勞損傷存在交互作用。因此，蠕變一疲勞損傷分析就成為渦輪盤壽命預(yù)測(cè)的重要組成部分。此外，由于金屬材料在高溫和高應(yīng)力下存在明顯的蠕變變形，從而造成渦輪盤存在應(yīng)力松弛現(xiàn)象，是否考慮應(yīng)力松弛效應(yīng)的壽命預(yù)測(cè)可能導(dǎo)致相差幾倍甚至上百倍的差別
基于ansys渦輪盤蠕變及低周疲勞壽命可靠性分析方法.pdf
ANSYS ACP復(fù)合材料鋪層固定機(jī)翼蒙皮肋筋仿真，附講解視頻及模型文件 ￥98
概述
本指導(dǎo)文檔旨在幫助新手使用?ANSYS Composite PrepPost（ACP）模塊進(jìn)行復(fù)合材料的分析。本教程以機(jī)翼蒙皮為案例，結(jié)合本教程，您將學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建復(fù)合材料模型、定義材料屬性、設(shè)置鋪層、進(jìn)行網(wǎng)格劃分、施加載荷和邊界條件，并最終求解和分析結(jié)果。
2. 操作流程
2.1 幾何處理
1. 幾何導(dǎo)入與處理：
o 在 SpaceClaim 或其他三維軟件（如CATIA、SolidWorks、Inventor等）中對(duì)幾何模型進(jìn)行預(yù)處理，確保模型的完整性和準(zhǔn)確性。
o 對(duì)于機(jī)翼蒙皮和肋板等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，需將蒙皮和肋板分割為獨(dú)立的面或體，以便后續(xù)定義接觸關(guān)系和鋪層順序。在接觸區(qū)域（如蒙皮與肋板的連接處），需進(jìn)行精確的幾何分割，確保接觸面清晰且邊界明確。
o 為了便于共節(jié)點(diǎn)識(shí)別或接觸定義，可在接觸區(qū)域生成輔助線或面，確保網(wǎng)格劃分時(shí)節(jié)點(diǎn)對(duì)齊，避免因網(wǎng)格不匹配導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。
2.2 材料定義
1. 在左側(cè)Component Systems找到ACP模塊，拖拽到A模塊下Gometry下，這樣可以利用前面已有的模型。
2. 雙擊E模塊下的model，打開mechanical界面。
3. 在E模塊下雙擊Engenering Data，找到材料數(shù)據(jù)庫，對(duì)模型材料進(jìn)行設(shè)置，添加碳纖維（Carbon Fiber 290）、環(huán)氧樹脂（Epoxy Carbon UD 230）和PVC Foa 60材料。
4. 定義材料的彈性模量、泊松比等屬性。
5. 回到mechanical界面，更新材料，確保材料屬性正確加載。
6.
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ANSYS Workbench汽車防撞梁碰撞仿真，附講解視頻及模型文件 ￥88
ANSYS Workbench防撞梁碰撞仿真指導(dǎo)手冊(cè)
本案例文檔，適合本科畢業(yè)設(shè)計(jì)水平，具有極高參考價(jià)值，請(qǐng)合理使用文檔。涉及汽車防撞梁結(jié)構(gòu)的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結(jié)果處理等各個(gè)方面。設(shè)置方法程詳細(xì)，結(jié)果結(jié)果合理。相關(guān)復(fù)合材料鋪層均可使用該文檔方法設(shè)置完成。
附帶詳細(xì)講解視頻和案例模型
1. 概述
本手冊(cè)旨在指導(dǎo)用戶使用ANSYS Workbench進(jìn)行防撞梁碰撞仿真分析。通過幾何處理、材料定義、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)置、邊界條件定義、計(jì)算參數(shù)配置及結(jié)果分析等步驟，完成從建模到仿真的全流程操作。本手冊(cè)適用于結(jié)構(gòu)工程師、仿真分析師及相關(guān)技術(shù)人員。
2. 幾何處理
2.1 幾何導(dǎo)入
推薦使用SpaceClaim或DesignModeler (DM) 進(jìn)行幾何前處理，二者在抽殼、幾何修復(fù)等操作中效率較高。也可選擇用其他三維CAD軟件（如SolidWorks、CATIA）導(dǎo)入幾何，但需確保導(dǎo)出格式兼容（如.stp、.igs）。
打開Workbench，進(jìn)入Geometry模塊。右鍵點(diǎn)擊Import Geometry，選擇防撞梁模型文件（如.stp格式）。點(diǎn)擊Generate生成幾何體，雙擊進(jìn)入該模塊，檢查模型完整性。也可以先打開該模塊，再導(dǎo)入幾何。
2.2 幾何簡化（抽殼）
防撞梁通常采用殼單元（Shell Element）簡化，以減少計(jì)算量。
操作步驟：在SpaceClaim/DM中選擇抽殼工具（Thin/Surface）。點(diǎn)擊目標(biāo)面，設(shè)置厚度方向（例如3mm），生成殼模型。隱藏實(shí)體模型（快捷鍵F9），僅顯示殼結(jié)構(gòu)。
幾何檢查：切換至線框模式（Wireframe），檢查自由邊（紅色顯示）。
展開 基于Adams與Ansys的噴漿機(jī)斷臂仿真分析 附ANSYS和ADAMS聯(lián)合仿真步驟--剛?cè)峄旌夏Ｐ?/span>
后臂各鉸點(diǎn)x、y、z方向受力情況
基于Ansys的后臂有限元模型建模及仿真
1.基于HyperMesh有限元模型前處理
為了獲得精度較高的網(wǎng)格，也方便定義后臂材料屬性。本案例中使用HyperMesh對(duì)后臂幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
HyperMesh網(wǎng)格模型
為了方便在對(duì)應(yīng)的鉸點(diǎn)上施加上面得到的Adams仿真分析得到的受力結(jié)果，在后臂的鉸座表面處均建立了點(diǎn)網(wǎng)格（MASS21）,并與鉸座表面節(jié)點(diǎn)建立起剛性連接。定義點(diǎn)網(wǎng)格質(zhì)量近似為0，這樣在點(diǎn)網(wǎng)格施加的力可以等效的傳遞到鉸座表面各節(jié)點(diǎn)處。
HyperMesh中建立的剛性連接
2.Ansys有限元模型
將HyperMesh建立的網(wǎng)格文件輸出為cdb格式并導(dǎo)入到Ansys中，在油缸鉸座位置設(shè)置約束，并在鉸點(diǎn)處分別添加x、y、z方向的作用力。（注意：此時(shí)坐標(biāo)系需要與Adams中是否保持一致）
Ansys 仿真模型
進(jìn)行上述設(shè)置后，進(jìn)行慣性釋放（Inertia Relif）后進(jìn)行求解，得到后臂應(yīng)力仿真分析結(jié)果。
后臂應(yīng)力仿真分析結(jié)果
后臂斷裂位置與有限元結(jié)果對(duì)比
通過對(duì)比該公司現(xiàn)場(chǎng)問題斷臂的位置和有限元仿真結(jié)果，后臂出現(xiàn)裂縫和斷開位置均位于后臂的T型角處，與仿真應(yīng)力最大位置一致。
后臂斷裂位置與有限元結(jié)果對(duì)比
下載地址：ANSYS和ADAMS聯(lián)合仿真步驟--剛?cè)峄旌夏Ｐ徒?/span>
展開 ANSYS SpaceClaim 仿真建模和CAE仿真、CFD仿真模型處理知識(shí)總結(jié)
SpaceClaim、Mindmaster相關(guān)課程如下：
ANSYS SpaceClaim 202【視頻】 - 技術(shù)鄰 https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15841
用思維導(dǎo)圖mindmaster去學(xué)習(xí)課程【視頻】 - 技術(shù)鄰 https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15809
stl、obj快速轉(zhuǎn)STP研習(xí)課程【視頻】 - 技術(shù)鄰 https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14526
展開 ANSYS Workbench 和 ANSYS 聯(lián)合仿真
圖 3 更新 Mechanical APDL
打開 ANSYS：右鍵單擊 Mechanical APDL 下的 Analysis ，選擇 Edit in Mechanical APDL，如圖 4 。
圖 4 打開ANSYS
讀入 ANSYS Workbench 的運(yùn)算結(jié)果和模型：進(jìn)入 ANSYS 工作界面后，界面是沒有任何模型及運(yùn)算結(jié)果的，General Postproc - Read Results 下沒有 Polt Results 結(jié)果，點(diǎn)擊左上角 RESUME_DB ，如圖 5。
圖 5 讀入 ANSYS Workbench 的運(yùn)算結(jié)果和模型
顯示 ANSYS Workbench 的運(yùn)算結(jié)果和模型：單擊 General Postproc - Read Results 下 Last Set 或 Polt Results 即可看仿真結(jié)果，如圖 6。
圖 6 顯示 ANSYS Workbench 的運(yùn)算結(jié)果和模型
此時(shí)即完成了 ANSYS 讀取 ANSYS Workbench 的結(jié)果操作。
特別說明：
有兩個(gè)方面我們要特別注意：一，在運(yùn)算前就設(shè)置好 Save MAPDL db 功能，否則 ANSYS 中無法讀取 ANSYS Workbench 結(jié)果，還需重新計(jì)算，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)瞬態(tài)重新計(jì)算時(shí)間特別長；二，導(dǎo)入模型為網(wǎng)格模型，無法對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格操作。
文章來源： ANSYS及ANSYS Workbench工程實(shí)戰(zhàn)
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