ansys 變形形狀
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
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ansys 變形形狀的實例教程
本次網絡研討會說明了如何針對空氣動力學形狀優化問題制定快速解決方案。在網絡研討會上，我們提出了用 ANSYS Workbench 作為框架、RBF 作為變形技術、 ANSYS Fluent 作為求解器且以 DesignXplorer 作為實驗設計工具部署的新方法。
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利用網格變形技術進行空氣動力學形狀探索和優化
我們日常遇到的拉深件，按其變形力學的特點可以分為：圓筒形拉深件、曲面拉深件、盒形拉深件、和非旋轉體拉深件四種類型。下面來了解下它們在拉深過程中的變形有什么特點：
1.圓筒形件的變形特點：拉深過程中變形區是毛坯的法蘭邊部分，其它部分是傳力區不參與主要變形；毛坯變形區在切向壓應力和徑向拉應力的作用下，產生切向壓縮與徑向伸長的一向受拉一向受壓的變形；極限變形參數主要受到毛坯傳力區的承載能力的限制。
2.曲面形狀零件的變形特點：毛坯的外周是一向受拉一向受壓的拉深變形區；毛坯的中間部分是受兩向拉應力作用的脹形變形區。
3.盒形件的變形特點：其變形性質與圓筒形件相同，差別在于一向受拉一向受壓的變形在毛坯的周邊上分布不均勻，圓角部分變形大，直邊部分變形小；在毛坯的周邊上，變形程度大與變形程度小的部分之間存在著相互影響。
4.非旋轉體曲面形狀零件的變形特點：拉深毛坯的變形區也是由外部的拉深變形區與內部的脹形變形區所組成，但這兩種變形在毛坯周邊上的分布是不均勻的曲面法蘭邊零件拉深時，在毛坯外周變形區內還在剪切變形。
通過比較它們的拉深變形特點可以看出，因著拉深件的幾何形狀的不同，雖然它們的沖壓過程都叫做拉深，但是其變形區的位置及變形性質，還是有著很大區別的，所以確定其生產工藝及其工序數目與順序，以及設計模具的原則和方法都不一樣。
展開 然而，由于缺乏合適的策略和合理的力學模型，大多數基于SMP的活性超材料并沒有表現出復雜的變形，如多峰變形和非對稱變形。此外，傳統的SMP有一個嚴重的缺點：不可逆轉換性，這限制了其對活性超材料的可再配置性。
在此，來自上海交大的研究人員構造并演示了一種允許單一材料系統進行可逆、多模態和非對稱變形的熱機械工具。利用相變助劑(TA)，提出了與晶格交換能量的局域預應力和隨溫度變化的逆應力等概念。單個形狀記憶合金系統通過局域預應力和逆應力從TA中交換能量的變形可以轉化為可逆的、多模態的、非對稱的形狀鎖定變形。該方法可用于可重構結構、調諧對稱性和手性，特別適用于有源聲學超材料、可展開器件和生物醫學器件。相變助劑(TA)局部變形的力學啟發設計方法以及與晶格隨溫度變化的應力降的相互作用，為熱觸發活性超材料的穩健設計開辟了一條新的途徑。相關論文發表在Advanced Functional Materials。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202101395
本文證明了單個形狀記憶合金系統通過局域預應力和逆應力將能量從TA轉換為可逆、多模態、混合模態和多步變形，同時通過形狀鎖定保持其結構的穩定性。熱機械變形還會產生對稱性破壞，從而提供可調諧特性和功能的可能性。由熱機械能交換分析模型建立的設計圖可以指導晶格的可調諧變形?？商鎿Q的TA是多用途的，可重新配置成復雜的形狀，如混合模式和功能梯度結構。使用晶格基礎材質的形狀記憶等，我們可以重置先前的變換，從而使用另一組TA實現新的變形。本文的方法可用于可重構結構、調諧對稱性和手性，尤其適用于有源聲學超材料、可展開器件和生物醫學器件。
展開 但是相比于自然界的生物變形而言，人造變形材料還存在很多不足。以傳統形狀記憶聚合物為例，首先它需要特定的外界刺激來觸發變形，比如最常見的熱刺激；其次它的變形只遵循單一的回復路徑，比如從臨時形狀回復為永久形狀。而施加刺激在某些場景下（如體內環境）往往很難實現，并且很多功能也要求變形路徑的多元化，因此這些不足很大程度地限制了變形材料的應用價值。
鑒于此，浙江大學謝濤教授團隊報道了一種無需特定外界刺激就可實現自發多路徑變形的形狀記憶聚合物，并探究了該材料在4D打印、防偽和時間溫度指示劑等方面的應用。
該體系中同時具有永久共價交聯與多重UPy氫鍵交聯，共價交聯保證了永久形狀的回復(形狀回復率)，而氫鍵的動態交換可用來調控自發回復的動力學（形狀回復速率）。具體來說，在高溫下編程時，氫鍵交換速率快，引起部分鏈段松弛，體系中熵驅動力變小，因此在室溫下自發回復的速率較慢；而在低溫下編程時氫鍵交換速率慢，體系的熵驅動力大，在室溫回復時速率較快（圖1）。由于時溫等效性，控制編程時間同樣可以帶來不同的熵驅動狀態。總而言之，通過控制編程的時間和溫度，可以實現自發的時序性變形行為。
圖1 網絡設計及編程原理
基于此原理，通過數字化光熱效應可以區域化調控編程溫度，從而控制各區域的內應力松弛程度。而內應力松弛程度又決定了形狀回復速率，因此在各區域的協同作用下該材料便可實現二維平面—三維立體—二維平面的自發變形路徑的編程化。通過設計油墨圖案并且結合激光切割，可以得到復雜的非穩態多路徑變形（圖2）。
展開 【摘要】
生物的各種變形行為源于它們無限的途徑。相比之下，常見合成變形材料的平衡驅動變形途徑非常有限。對于
形狀記憶聚合物
(SMP)
，它從臨時形狀恢復到永久形狀通常需要外部刺激并遵循單一固定路線。
最近
，
浙江大學
謝濤教授
團隊
將
共價交聯的 SMP 設計為在網絡中具有充足的脲基嘧啶酮 (UPy) 超分子部分。UPy 單元賦予 SMP 強烈的時間-溫度依賴性，這被探索為一種自主變形路徑的
時空編程機制。特別是，數字控制光熱加熱的使用通過非平衡機制提供了控制的多功能性。此外，
其玻璃化轉變過程中的冷卻/加熱為其時間變形引入了鎖定/解鎖機制
。這些
獨特功能的好處通過多形狀轉換、“隱形”基于顏色的時鐘、時間
-溫度指示器和序列可編程 4D 打印得到證明。
相關論文以題為
Autonomous Off-Equilibrium Morphing Pathways of a Supramolecular Shape-Memory Polymer
發表在《
A
dvanced Materials
》上。
【主圖導讀】
圖1
聚合物網絡的化學設計、編程原理和熱機械性能
。
a) 合成中使用的單體的分子結構。b) 網絡中的化學交聯和氫鍵物理交聯。c) 編程原理的機械說明。d) 消除 150 °C 熱歷史后聚合物的 DMA 曲線。e) 在 25 °C 下以不同應變率獲得的應力-應變曲線。
圖2
通過控制變形
/編程溫度來設計自主變形路徑。
a) 應變恢復動力學對變形溫度的依賴性。
展開 
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形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統
問題：
最近遇到一個仿真項目：一個光滑薄板粘貼在基板上，要求評估膠粘凝固后平面的變形量。作為一位結構仿真工程師，關于膠粘凝固過程的仿真——膠水由液態變為固態，似乎和結構仿真沒什么關系，自己也不知道如何進行計算。所以就查詢了deepseek和豆包，然后就知道了ansys官方已經針對該問題設計了一個ACT插件專門用于模擬膠粘凝固過程的仿真： ACCS Ansys Composite Cure
形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統
問題：
在工作過程中有時會遇到某些仿真類型，是需要進行帶有預應力的仿真。但是WB中預應力在模塊之間的傳遞，似乎預應力模態可以直接傳遞。而兩個靜力模塊可以傳遞變形后的幾何，但是不能傳遞預應力。
問題示例大致如下：
板子初始是平板狀態，安裝后工作狀態是貼合一個弧面，并通過四個支點進行連接固定，板子安裝后存在回彈力。
現在需要評估板子安裝變形預應力狀態下，連接面的回彈力
基于ANSYS Workbenhch2024r2 結構變形后的靜力分析
第一步靜力分析，靜力分析后的結果
靜力變形后模型導入下一步進行靜力分析或者其他分析，拖入靜力分析，設置放大系數，在B6點擊更新
導入后的力模型
插入邊界條件，靜力分析結果
問題：
仿真過程中有時會遇到要求提取圓柱面在受力變形后的圓柱度。若此時圓柱面有剛體偏移等，就無法直接在workbench界面中通過創建圓柱坐標系而讀取圓柱度信息。
解決方案：
通過apdl后處理命令，提取待評估圓柱面的幾何信息和變形信息。利用matlab強大的優化計算功能，評估圓柱面在變形后的圓柱度。
matlab評估圓柱度大致過程為，根據圓柱面節點，確定中心軸線，測量每個節點到中心軸線的距離
基于ANSYS命令流自平衡框架下千斤頂作用下框架變形分析
有限元模型如下：
打開慣性釋放，點施加固定約束。
載荷顯示：
整體位移云圖
整體等效應力云圖
附件concre_cerig.txt為整個命令流
<p>在<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/3655" rel="noopener noreferrer" target="_blank">ANSYS結構</a>動力分析時，時程分析（瞬態分析）的后處理經常想要提取全時程結構響應的最大值及對應的時間步。在<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/Ansys" rel="noopener
ANSYS workbench顯示動力學分析如何確定是否發生塑性變形
一 分析背景
塑料齒輪、棘輪或者卡扣結構，往往伴隨著大變形、旋轉位移、高泊松比等情況。仿真中的難題主要有：
1.如何方便地施加旋轉位移？
2.如何處理大變形、高泊松比導致的網格畸變？（網格，接觸算法，非線性算法，單元類型等）
3.如何后處理？（力矩提取，應變處理）
本案例做了以下模型（簡陋又不失細節的模型），黃色塊繞著圓柱中心轉動，綠色的齒受到擠壓。仿真計算齒能承受的最大破壞力矩，
