ansys薄膜應(yīng)力的案例
奇怪：線性化后的薄膜+彎曲應(yīng)力值竟然大于最大總應(yīng)力值？
ANSYS分析設(shè)計(jì)人—專注壓力容器分析設(shè)計(jì)的交流平臺(tái)！學(xué)貴得師，更貴得友！共同學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步！
《ANSYS分析設(shè)計(jì)人》公眾號(hào)已匯聚了行業(yè)內(nèi)4000余名優(yōu)秀的同行，感謝各位同行一路以來對(duì)本公眾號(hào)的關(guān)注和支持，使得本公眾號(hào)成為壓力容器應(yīng)力分析界最受關(guān)注和最專業(yè)的公眾號(hào)，得到這么多優(yōu)秀同行的認(rèn)可也是本公眾號(hào)可以一路堅(jiān)持下來的最大動(dòng)力！
問：采用有限元計(jì)算一個(gè)模型，計(jì)算出來的最大總應(yīng)力值是250Mpa，而通過此最大應(yīng)力點(diǎn)定義路徑提取出線性化后的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)薄膜+彎曲應(yīng)力的值=260Mpa＞最大總應(yīng)力值250Mpa。理論上是不可能的啊，軟件計(jì)算是不是有問題啊，是不是計(jì)算有誤？
答：理論上來說，薄膜+彎曲應(yīng)力值確實(shí)是不應(yīng)該＞總應(yīng)力值的；在力學(xué)模型、邊界條件和載荷條件均施加正確的前提下，軟件計(jì)算出現(xiàn)這種情況是正常的，那么為什么線性化后的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)這種奇怪的現(xiàn)象呢？問題又出在哪里呢？
展開 薄膜閥結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析！！！
螺栓
反鐵磁LaMnO3薄膜中應(yīng)力調(diào)控的交換偏置現(xiàn)象
交換偏置現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在位于具有壓應(yīng)力的襯底上生長的(La,Sr)MnO3單晶薄膜中，但是還未在具有拉應(yīng)力的單錳礦薄膜中出現(xiàn)過. 人們?cè)?jīng)在LaMnO3晶體中發(fā)現(xiàn)基態(tài)的反鐵磁現(xiàn)象，而其中的本征鐵磁現(xiàn)象仍然存在較大的爭議。
山西師范大學(xué)許小紅教授課題組用脈沖激光沉積系統(tǒng)外延生長了LaMnO3(LMO)薄膜，研究了拉應(yīng)力和壓應(yīng)力對(duì)薄膜磁學(xué)性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的襯底上，外延生長這種A型反鐵磁LMO薄膜，均可出現(xiàn)交換偏置現(xiàn)象。
圖1 具有反鐵磁性(a)與鐵磁性(b)的MnO6的LMO結(jié)構(gòu)；生長在LSAO襯底上的LMO薄膜的磁滯回線(c)
這是因?yàn)橥?em>應(yīng)力導(dǎo)致襯底與薄膜界面處的MnO6氧八面體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使臨近襯底的LMO薄膜下層出現(xiàn)了凈磁矩表現(xiàn)鐵磁性；而那些遠(yuǎn)離襯底的LMO薄膜上層則由于外應(yīng)力的釋放，仍保持原有的反鐵磁性。因此，LMO薄膜中自發(fā)的交換偏置現(xiàn)象，源于鐵磁性與反鐵磁性之間的交換耦合作用。這種在單一LMO薄膜中實(shí)現(xiàn)交換偏置的現(xiàn)象，為自旋閥器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種新方法。
該研究成果最近發(fā)表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9387-0。
展開 Ansys Lumerical | 薄膜鈮酸鋰電光相位調(diào)制器
最近在制備技術(shù)方面的發(fā)展使薄膜鈮酸鋰平臺(tái)成為超緊湊和高性能集成光子元件的極佳選擇。
在本文中，我們展示了如何使用我們的有限元集成開發(fā)環(huán)境（IDE）來仿真鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)中的電光調(diào)制。本工作中進(jìn)行的模擬包括兩個(gè)主要階段：電學(xué)和光學(xué)。下面是所模擬的調(diào)制器的示意圖。
步驟1：電學(xué)仿真
在步驟1中，我們使用CHARGE求解器來仿真施加電壓偏置后鈮酸鋰（LN）脊波導(dǎo)中的電場分布。通過金電極以地-信號(hào)-地的配置施加電壓偏置。信號(hào)電極上施加從0V到5V的電壓，間隔為0.5V。地電極上施加的電壓保持固定在0V。所得電場結(jié)果將被用于通過Pockels效應(yīng)計(jì)算LN材料中的折射率擾動(dòng)。
在電學(xué)仿真中我們將得到以下結(jié)果：
靜電結(jié)果：靜電場數(shù)據(jù)集提供了許多數(shù)值，包括CHARGE模擬的重要結(jié)果，即電場（E場）在電容板之間的數(shù)值。
電光折射率擾動(dòng)：使用電場（E場）數(shù)值，經(jīng)計(jì)算可以得到施加電場后的的空間矢量折射率和所加電場導(dǎo)致的折射率差值，其中折射率的變化dn如下圖所示。這兩個(gè)值將用于后續(xù)的光學(xué)仿真
步驟2：光學(xué)模擬
根據(jù)步驟1中進(jìn)行的折射率擾動(dòng)計(jì)算，創(chuàng)建了一個(gè)擾動(dòng)nk材料模型，并將其應(yīng)用到LN波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中。然后，使用FEEM求解器來計(jì)算波長為1.55微米時(shí)波導(dǎo)中的模式。這些操作在一個(gè)for循環(huán)內(nèi)執(zhí)行，其中每次迭代對(duì)應(yīng)一個(gè)電壓點(diǎn)。我們通過掃描TE基模，并繪制有效折射率隨施加電壓的變化。我們還計(jì)算相關(guān)的損耗（以dB/cm為單位）和不同電壓下的電壓-長度乘積 VπL。
首先，通過FEEM求解器，我們得到了在0-5V電壓下，LN脊波導(dǎo)的TE基模。根據(jù)TE基模的模式輪廓，發(fā)現(xiàn)在金屬電極下方出現(xiàn)了延伸的耗散尾巴。需要注意的是，x-cut 的鈮酸鋰易于發(fā)生模式混合，因?yàn)槟Ｊ狡矫娼?jīng)歷了兩種不同的折射率[2]。
展開 
ANSYS后處理中的應(yīng)力與屈服準(zhǔn)則！
ansys后處理該看的那些應(yīng)力
01
應(yīng)力
材料發(fā)生形變時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力，抵抗外力把分布內(nèi)力在一點(diǎn)的集度稱為應(yīng)力 (Stress)，應(yīng)力與微面積的乘積即微內(nèi)力或物體由于外因（受力、濕度變化等）而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。我們分析后查看應(yīng)力，目的就是在于確定該結(jié)構(gòu)的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢？比如混凝土、鋼材，應(yīng)該就是用萬能壓力機(jī)進(jìn)行的單軸破壞試驗(yàn)吧。也就是說，我們?cè)?em>ANSYS計(jì)算中得到的應(yīng)力，總是要和單軸破壞試驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)的。所以，當(dāng)有限元模型本身是一維或二維結(jié)構(gòu)時(shí)，通過查看某一個(gè)方向，如plnsol,s,x 等，是有意義的。但三維實(shí)體結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力分布要復(fù)雜得多，不能僅用單一方向上的應(yīng)力來代表結(jié)構(gòu)此處的確切應(yīng)力值——就出現(xiàn)了強(qiáng)度理論學(xué)說。
材料力學(xué)中的四種強(qiáng)度理論
01
最大拉應(yīng)力強(qiáng)度理論
該理論認(rèn)為，材料破壞的主要因素是最大拉應(yīng)力，無論何種狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到材料的單向拉伸斷裂時(shí)的最大拉應(yīng)力，則材料斷裂。其中，某點(diǎn)的最大拉應(yīng)力數(shù)值，就是其第一主應(yīng)力數(shù)值。
展開 ANSYS workbench泵殼熱應(yīng)力分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)泵殼的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)線性熱結(jié)構(gòu)耦合分析步的建立
3、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
ansys中的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力
我想知道ansys中的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力是如何得到的？因?yàn)槔碚撋现v應(yīng)力應(yīng)該是針對(duì)微元體來講的，單純的節(jié)點(diǎn)是不存在應(yīng)力的，那么ansys中結(jié)果所提供的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力是怎樣得到的？與單元表所顯示的應(yīng)力往往存在較大差別，那實(shí)際進(jìn)行強(qiáng)度分析的時(shí)候應(yīng)該以哪個(gè)為準(zhǔn)呢？
ANSYS如何提取某一節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)程 ￥100
首先明確ANSYS的節(jié)點(diǎn)附加在單元上，可以通過選擇單元上節(jié)點(diǎn)的方法提取節(jié)點(diǎn)應(yīng)力。
1 確定節(jié)點(diǎn)所在單元，顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)。
例單元號(hào)8560，節(jié)點(diǎn)號(hào)8678。
2 進(jìn)入TimeHist Postpro, 定義變量。
3變量顯示。
付費(fèi)內(nèi)容為相關(guān)命令流。
ANSYS workbench中的應(yīng)力到底對(duì)應(yīng)什么（一）
在 ANSYS Workbench 中，“應(yīng)力”（Stress）是結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中最核心的結(jié)果，它對(duì)應(yīng)物體內(nèi)部因外力、約束或溫度變化等因素產(chǎn)生的內(nèi)力分布強(qiáng)度，具體反映了材料抵抗破壞變形的程度。
1. 應(yīng)力的物理本質(zhì)
從力學(xué)角度，應(yīng)力是物體內(nèi)部某一點(diǎn)處 “內(nèi)力” 與 “受力面積” 的比值，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
σ = F / A（σ 為應(yīng)力，F(xiàn) 為內(nèi)力，A 為受力面積）
當(dāng)物體受到外部載荷（如拉力、壓力、扭矩等）或約束限制時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生抵抗變形的內(nèi)力，應(yīng)力就是這種內(nèi)力在微觀層面的 “強(qiáng)度體現(xiàn)”。
例如：一根鋼桿受拉力時(shí)，內(nèi)部原子間會(huì)產(chǎn)生吸引力抵抗拉伸，應(yīng)力越大，意味著原子間的 “拉扯力度” 越強(qiáng)。
2.
展開 ANSYS workbench中的剪切應(yīng)力到底是什么（三）
在 ANSYS Workbench 中，剪切應(yīng)力（Shear Stress） 是指物體內(nèi)部平行于截面方向的應(yīng)力分量，反映材料在平行于受力面方向上的 “錯(cuò)動(dòng)趨勢” 或 “剪切變形阻力”。它與正應(yīng)力（垂直于截面的應(yīng)力）共同構(gòu)成了材料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)。
正應(yīng)力 σx：表示X方向的正向應(yīng)力
切應(yīng)力 Txy：表示垂直于X軸的平面上方向沿Y方向的切應(yīng)力
1.剪切應(yīng)力的物理意義
從力學(xué)本質(zhì)上看，剪切應(yīng)力是由于物體受到平行于表面的力（剪切力）作用而產(chǎn)生的：
? 當(dāng)外力試圖讓材料的兩部分沿平行方向相對(duì)滑動(dòng)時(shí)（如剪刀剪斷物體），材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生抵抗這種滑動(dòng)的內(nèi)力，單位面積上的這種內(nèi)力就是剪切應(yīng)力。
? 單位為帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa），與正應(yīng)力單位一致。
2.Workbench 中剪切應(yīng)力的表現(xiàn)形式
在 Workbench 的結(jié)構(gòu)分析（如靜力學(xué)分析）中，剪切應(yīng)力如何表達(dá)，通過以下案例來理解。設(shè)置一個(gè)橫梁受到上面力的作用，則截面會(huì)產(chǎn)生剪切效果，計(jì)算后查看結(jié)果
那么根據(jù)理解，剪切應(yīng)力最大的應(yīng)該發(fā)生在平行于ZY平面的截面上，那么提取結(jié)果應(yīng)該看YZ的剪切應(yīng)力，提取結(jié)果如下
發(fā)現(xiàn)YZ結(jié)果并非理解的剪切應(yīng)力的云圖，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，剪切應(yīng)力的大小遵循材料力學(xué)定義的方向，如下圖所示
結(jié)果提取Txy之后的應(yīng)力可以發(fā)現(xiàn)結(jié)果和理解的相同.
切應(yīng)力 Txy：表示垂直于X軸的平面上方向向Y方向的切應(yīng)力，以X的正方向來截取左側(cè)的截面為參考
τ_xy：平行于 XY 平面，方向沿 x 軸在 y 方向的錯(cuò)動(dòng)（或 y 軸在 x 方向的錯(cuò)動(dòng)）；
（分量符號(hào)的第一個(gè)下標(biāo)表示應(yīng)力作用面的法線方向，第二個(gè)下標(biāo)表示應(yīng)力方向。例如 τ_xy 表示：作用在法線沿 x 軸的截面上，方向沿 y 軸的切應(yīng)力。）
展開 應(yīng)力集中問題與ANSYS驗(yàn)證
在工程上，應(yīng)力集中的程度用局部最大應(yīng)力σmax與該截面上的名義應(yīng)力σnom的比值來表示，即
Ktσ=σmax/σnom
Ktσ稱為理論應(yīng)力集中系數(shù)。下面，我們將通過一個(gè)典型應(yīng)力集中問題——帶孔平板，使用ANSYS軟件求出最大應(yīng)力和應(yīng)力分布圖，并與彈性理論計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較：
根據(jù)彈性力學(xué)知識(shí)，孔邊環(huán)向正應(yīng)力的大小是無孔時(shí)的3倍，隨著遠(yuǎn)離孔邊而極速趨近于q。
ANSYS求解：
Step1：在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
由于我們使用平面應(yīng)力模型計(jì)算，所以建模時(shí)必須要將橫截面建立在xy平面上。建立一個(gè)邊長為20mm×10mm的平面模型，中間孔的直徑為2mm。我們將模型分為四部分，方便在每部分的邊界上設(shè)置Path，從而繪制應(yīng)力曲線。由于該模型同時(shí)關(guān)于X軸和Y軸對(duì)稱，我們也可以使用四分之一模型建模。此處筆者使用完整模型。建立完成以后，使用share命令共享拓?fù)洌缓簏c(diǎn)擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進(jìn)入Workbench。
Step2：設(shè)置分析類型（2D）。
在Project Schematic中的空白處點(diǎn)擊右鍵，選擇Properties，打開Properties of Project Schematic。單擊項(xiàng)目中的A3（Geometry）欄，在Propertiesof Project Schematic A3: Geometry中將AnalysisType切換為2D。（若Analysis Type為3D，則導(dǎo)入平面幾何后軟件將使用殼單元計(jì)算。）
展開 
Ansys Workbench應(yīng)力線性化過程
首先，要進(jìn)行應(yīng)力線性化，必須定義適當(dāng)?shù)穆窂剑趍odel標(biāo)簽上右鍵插入Construction Geometry，如下圖：
2. 選擇后，Outline中出現(xiàn)Construction Geometry選項(xiàng)，在選項(xiàng)上右鍵插入path，如下圖：
3.
插入路徑后，顯示如下圖所示路徑的Detail選項(xiàng)卡，黃色區(qū)域是對(duì)路徑的定義區(qū)域【默認(rèn)的，face模式，則取點(diǎn)為面中心，
edge模式，取點(diǎn)為其中點(diǎn)，vertex模式，取點(diǎn)為模型上存在的點(diǎn)，坐標(biāo)模式，取點(diǎn)為鼠標(biāo)點(diǎn)擊的模型表面任一點(diǎn)，選中的點(diǎn)都可以Detail項(xiàng)中的x，y，z坐標(biāo)值進(jìn)行調(diào)整】
4. 定義好的路徑如下圖所示
5. 定義好路徑后，在標(biāo)簽【Solution】上右鍵插入應(yīng)力線性化選項(xiàng)，或者點(diǎn)中【Solution】后，在快捷欄選擇一種應(yīng)力線性化，效果是一樣的，如下圖所示
6. 插入應(yīng)力線性化選項(xiàng)后，出現(xiàn)如下圖所示的Detail選項(xiàng)卡，黃色為預(yù)選的路徑
定義好的路徑會(huì)在這里顯示，選擇一個(gè)作為當(dāng)前線性化路徑
7. 線性化的結(jié)果示例。
展開 Ansys 查看高斯點(diǎn)上的應(yīng)力
許多時(shí)候我們需要在ANSYS中查看高斯點(diǎn)上的應(yīng)或者和應(yīng)變，然而我們看到的節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力或者應(yīng)變通常是由高斯點(diǎn)上的應(yīng)力或者應(yīng)變外插而來，這時(shí)候我們就需要用到ERESX這個(gè)命令了。
ERESX命令使用格式：ERESX，Key(GUI: Main>solution > Load Step Opts > Output Ctrls > Integration Pt或Main Menu > Preprocessor > Loads > Load
Step Opts > Output
Ctrls > Integration Pt)
Key為外插法控制鍵，有DEFA,YES和NO三個(gè)選項(xiàng)，分別對(duì)應(yīng)著三種情況：
DEFA(默認(rèn)設(shè)置)：除了具有塑性、蠕變或膨脹等非線性特性的單元意外，將積分點(diǎn)的結(jié)果進(jìn)行外插擴(kuò)展到所有單元的節(jié)點(diǎn)上。
YES: 將積分點(diǎn)的結(jié)果進(jìn)行外插擴(kuò)展到所有單元的節(jié)點(diǎn)上，僅將線性結(jié)果數(shù)據(jù)通過外插法擴(kuò)展到這些具有塑性、蠕變或膨脹非線性特性的單元上。
NO: 將積分點(diǎn)上的結(jié)果復(fù)制(不是外插)到所有單元的節(jié)點(diǎn)上。
顯然，當(dāng)我們不確定ANSYS是如何外推的，想直接查看高斯點(diǎn)上的應(yīng)力、應(yīng)變或其它結(jié)果的時(shí)候，我們就可以直接使用ERESX,no這個(gè)命令來查看了。
注意：對(duì)于非線性的數(shù)據(jù)ANSYS總是采用復(fù)制的方式擴(kuò)展到節(jié)點(diǎn)上，而不是外推法,當(dāng) 然，你也可以用ERESX,yes來采用外推法；這個(gè)命令同樣可以在prep7中使用；
轉(zhuǎn)載來源于
http://blog.sina.com.cn/s/blog_934e096a0102wkyb.html
展開 ANSYS正齒輪組 - 應(yīng)力評(píng)估
目的是評(píng)估扭矩傳遞過程中的最大應(yīng)力。根據(jù)工程判斷，最大應(yīng)力發(fā)生在接觸點(diǎn)或由于
齒彎曲而導(dǎo)致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應(yīng)力問題。
步驟 1：概述
正齒輪的齒與安裝齒輪的軸的軸線平行，在平行軸之間傳輸動(dòng)力。為了保持恒定的角速度比，兩個(gè)嚙合的齒輪必須滿足齒輪傳動(dòng)的基本定律：齒的形狀必須使得兩個(gè)齒接觸點(diǎn)的共同法線必須始終通過中心線上的固定點(diǎn)。接觸點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。
目的是評(píng)估扭矩傳遞過程中的最大應(yīng)力。根據(jù)工程判斷，最大應(yīng)力發(fā)生在接觸點(diǎn)或由于齒彎曲而導(dǎo)致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應(yīng)力問題。
第 2 步：工程數(shù)據(jù)（材料模型）
本教程選定的材料是“結(jié)構(gòu)鋼”，它是 ANSYS Workbench 中的默認(rèn)材料。
展開 ANSYS在壓力容器行業(yè)的應(yīng)用-應(yīng)力強(qiáng)度分析
通過
一次薄膜+一次彎曲應(yīng)力強(qiáng)度SⅢ
205.4
1.5KSm =247
通過
1-8
一次局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度SⅡ
75.12
1.5KSm =247
通過
1-9
一次局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度SⅡ
177.8
1.5KSm =217
通過
1-10
一次局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度SⅡ
77.81
1.5KSm =217
通過
1-11
一次局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度SⅡ
179.5
1.5KSm =217
通過
1-12
一次局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度SⅡ
183.7
1.5KSm =217
通過
1-13
一次局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度SⅡ
86.11
1.5KSm =217
通過
1-14
一次局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度SⅡ
179.2
1.5KSm =217
通過
1-15
一次局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度SⅡ
195.1
1.5KSm =217
通過
1-16
一次局部薄膜應(yīng)力強(qiáng)度SⅡ
52.33
1.5KSm =217
展開 