ANSYS尺寸效應(yīng)模型
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ANSYS尺寸效應(yīng)模型的實(shí)例教程
經(jīng)典GTN模型認(rèn)為，材料斷裂主要源于微孔的形核、長大與聚合，因此它更適合描述以拉伸三軸應(yīng)力為主導(dǎo)的韌性斷裂。但這篇文章研究的對(duì)象是厚度僅0.084 mm的AISI 440B超薄不銹鋼板。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這類材料在沖裁時(shí)并沒有表現(xiàn)出典型的“微孔充分長大后再斷裂”的特征，而是呈現(xiàn)出更明顯的撕裂失效與剪切主導(dǎo)破壞特征。也就是說，當(dāng)板厚進(jìn)入超薄尺度后，傳統(tǒng)GTN模型已經(jīng)難以完整解釋實(shí)際斷裂機(jī)制。
針對(duì)這一問題，作者構(gòu)建了一套可概括為CMSG-GTN的分析框架：一方面，在傳統(tǒng)GTN模型基礎(chǔ)上引入剪切損傷變量，用于表征低應(yīng)力三軸度條件下的剪切主導(dǎo)失效；另一方面，將機(jī)制型應(yīng)變梯度理論引入有限元分析，以刻畫超薄板在微尺度下顯著存在的尺寸效應(yīng)。前者解決了“傳統(tǒng)GTN不擅長描述剪切斷裂”的問題，后者解決了“常規(guī)塑性理論忽略微尺度強(qiáng)化”的問題。換句話說，作者不是簡單修補(bǔ)GTN模型，而是把“剪切損傷”和“尺寸效應(yīng)”同時(shí)納入同一框架中，用來解釋超薄板沖裁中的真實(shí)失效過程。
在實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果上，這篇文章給出了幾個(gè)很有價(jià)值的結(jié)論。首先，超薄板沖裁斷口可以分為彎曲區(qū)、光亮區(qū)和斷裂區(qū)，且對(duì)稱面比自由面更早發(fā)生斷裂，說明裂紋并不是均勻萌生的，而具有明顯的空間優(yōu)先位置。其次，SEM觀察和數(shù)值模擬都表明，雖然斷口附近能夠看到微孔，但這些微孔尺寸較小、發(fā)展有限，并未達(dá)到主導(dǎo)斷裂的程度；真正推動(dòng)失效的是剪切損傷的快速積累。再次，裂紋最先出現(xiàn)在沖頭刃口附近的對(duì)稱面區(qū)域，隨后沿著損傷最大的路徑向自由面擴(kuò)展，這與實(shí)驗(yàn)觀察到的撕裂形貌是吻合的。
作者的初始數(shù)值模型：
SEM實(shí)驗(yàn)的斷口特征：
數(shù)值框架實(shí)現(xiàn)流程圖：
考慮梯度效應(yīng)的影響效果:
結(jié)果表明，引入應(yīng)變梯度效應(yīng)后，局部應(yīng)力水平明顯提高，材料在剪切區(qū)內(nèi)的損傷演化也明顯加快。
展開 在ANSYS經(jīng)典界面下，是沒有單位的概念的，簡言之需要讀者自行定義協(xié)調(diào)的單位制，那么在用外部建模軟件建好模型后，我怎么知道模型的尺度在當(dāng)前ansys軟件中是多少呢
①用check geometry命令，選中模型任意兩點(diǎn)，就可以測量出長度，對(duì)此就可以使用scale命令對(duì)模型進(jìn)行縮放來調(diào)整模型尺度
②在LSPP中使用measure命令，直接量取模型網(wǎng)格任意兩節(jié)點(diǎn)的距離來判斷
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4.2 三維幾何結(jié)構(gòu)搭建
在Speos中完成車載核心結(jié)構(gòu)建模與導(dǎo)入：
導(dǎo)入整車弧形風(fēng)擋模型，還原真實(shí)曲面形態(tài)；
內(nèi)置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸光波導(dǎo)，并劃分輸入、輸出光柵區(qū)域；
定制遮光外殼幾何模型，規(guī)避光路漏光與雜散光反射。所有基礎(chǔ)模型可直接調(diào)用案例初始文件HUDWaveguide_Start.scdocx快速搭建。
Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析22小時(shí)前
在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對(duì)稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對(duì)幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1.
本文檔使用 Ansys 材料設(shè)計(jì)器展示四種不同類型的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的宏觀尺度材料性能：隨機(jī)單向纖維結(jié)構(gòu)、體心立方顆粒結(jié)構(gòu)、金剛石晶格結(jié)構(gòu)和編織結(jié)構(gòu)。
目標(biāo)
理解微觀結(jié)構(gòu)與宏觀尺度材料性能之間的關(guān)系
步驟
案例1：隨機(jī)單向纖維（木材）
1. 打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)“材料設(shè)計(jì)器”組件。檢查單位。
2. 定義材料。
這些數(shù)字模型展示了共封裝光學(xué)如何支持PIC的開發(fā)。此外，光學(xué)仿真還可以幫助設(shè)計(jì)人員評(píng)估衍射光柵將光耦合到波導(dǎo)的效率，并展示了如何調(diào)控光的傳播方式，以適應(yīng)后續(xù)波導(dǎo)的形狀和尺寸。與此同時(shí)，它們還可以對(duì)如何組合波前以形成特定圖樣進(jìn)行建模。
對(duì)于強(qiáng)度計(jì)算，焊縫尺寸會(huì)被明確定義，以確保在所有方向上（沿焊縫方向、垂直方向和剪切方向）都能夠正確考慮焊縫強(qiáng)度。對(duì)于疲勞計(jì)算，它會(huì)沿焊縫方向自動(dòng)調(diào)整單元應(yīng)力，從而最大限度地縮短設(shè)置時(shí)間。Weld Finder使您能夠在部件之間設(shè)置焊接和非焊接條件，通過抗拉性能或屈服性能篩選焊縫，并驗(yàn)證識(shí)別設(shè)置。（視頻見原文）
優(yōu)勢：這些工具可簡化設(shè)置，從而快速準(zhǔn)確地定義和調(diào)整模型部件。
剛?cè)狁詈吓c多學(xué)科集成能力
· 獨(dú)創(chuàng)混合建模架構(gòu)，可同時(shí)模擬剛體（齒輪、連桿）的剛性運(yùn)動(dòng)與柔體（殼體、軸類）的彈性變形，捕捉微米級(jí)變形與大幅度運(yùn)動(dòng)的耦合效應(yīng)，適配精密機(jī)械、航空航天等高精度場景。
打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)"靜力結(jié)構(gòu)"分析。檢查單位設(shè)置。
2. 導(dǎo)入幾何模型（圖1）。大的綠色圓柱體截面積為 314 平方毫米，小的綠色圓柱體截面積為 0.78 平方毫米。因此，當(dāng) 1 牛頓的力作用在小圓柱體上時(shí)，大圓柱體應(yīng)產(chǎn)生 402.6 牛頓的反作用力。
（圖1：液壓千斤頂?shù)膸缀?em>模型）
3. 定義接觸并對(duì)部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
Ansys Fluent 中的分析顯示了格拉斯哥建筑物周圍的風(fēng)速
2.通風(fēng)設(shè)計(jì)優(yōu)化
宏觀尺度可針對(duì)建筑群體（街區(qū)、校園），微觀尺度聚焦單體建筑布局，建立詳細(xì)的CFD三維模型，輸入當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)。 結(jié)合不同風(fēng)況（主風(fēng)向、風(fēng)向頻率），精確模擬氣流通過開窗或特定通風(fēng)系統(tǒng)（如通風(fēng)塔、雙層幕墻風(fēng)道）的路徑與流量，評(píng)估通風(fēng)效率、空氣齡、污染物擴(kuò)散路徑。
Zemax OpticStudio 的版本必須為 Ansys Zemax OpticStudio Premium 或 Ansys Zemax OpticStudio Enterprise。不支持 Legacy Zemax OpticStudio。Lease 和 Paid-Up 兩類 Ansys Zemax 許可證均可用于使用該工具。
作者發(fā)現(xiàn)模型可以非常準(zhǔn)確的預(yù)測晶粒尺寸效應(yīng)：
我認(rèn)為這篇文章的價(jià)值不只是“提出了一個(gè)更復(fù)雜的模型”，而是提供了一種很清楚的建模思路：晶界強(qiáng)化不一定只能通過經(jīng)驗(yàn)晶粒尺寸項(xiàng)來描述，也可以從滑移傳遞、位錯(cuò)通量和局部障礙應(yīng)力出發(fā)，逐步把晶界的物理作用放進(jìn)晶體塑性框架中。
