循環(huán)加載
關(guān)注創(chuàng)建者：張三5498 創(chuàng)建時間：2023-06-14
循環(huán)加載的視頻教程
工字型鋼梁柱節(jié)點循環(huán)加載數(shù)值分析模擬
abaqus工字型鋼梁柱節(jié)點循環(huán)加載數(shù)值分析模擬,思路提供材料參數(shù)，加載的幅值表
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手把手教你ABAQUS耗能鋼節(jié)點建模與分析
ABAQUS耗能鋼節(jié)點建模分析 課程重難點： 復(fù)雜鋼節(jié)點建模 螺栓接觸收斂技巧 鋼材彈塑性本構(gòu) 循環(huán)加載與滯回曲線提取 課程主要內(nèi)容 相關(guān)課程鏈接 ABAQUS經(jīng)典金屬彈塑性本構(gòu)及模擬應(yīng)用 ABAQUS常見金屬循環(huán)本構(gòu)對比及應(yīng)用 溫馨提示 購買課程后請登錄網(wǎng)頁版技術(shù)鄰，在課程介紹下方下載課程文件及模型。
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循環(huán)加載的實例教程
但由于海上環(huán)境異常復(fù)雜，樁基礎(chǔ)在設(shè)計壽命期限內(nèi)需經(jīng)受循環(huán)作用達數(shù)十萬次的低頻風浪荷載作用，產(chǎn)生的累積變形會造成安裝在樁基礎(chǔ)上的海洋工程結(jié)構(gòu)傾斜，從而影響上部結(jié)構(gòu)的正常服役性能甚至使其失效破壞。因此，開展對水平循環(huán)荷載對樁基礎(chǔ)的研究就顯得十分必要。
由于受海上復(fù)雜環(huán)境和經(jīng)費的限制，進行樁基礎(chǔ)現(xiàn)場水平循環(huán)荷載試驗顯得非常困難，所以大多數(shù)研究人員在探討水平循環(huán)荷載對樁基影響時多以室內(nèi)模型試驗為手段。而開展此類室內(nèi)模型試驗的關(guān)鍵在于需要一套穩(wěn)定可靠，且能輸出頻率和荷載可控的加載裝置，傳統(tǒng)的加載裝置多為費用昂貴的激振器或者伺服液壓加載系統(tǒng)。但由于液壓伺服加載系統(tǒng)價格高昂且所施加的荷載較大，一般以kN為度量單位，而往往室內(nèi)模型試驗中所需的荷載只幾十N至幾百N的荷載，加載精度難以滿足小模型試驗的要求。
為解決上述存在的循環(huán)加載裝置的問題，本文研制出一種新型的水平循環(huán)加載裝置并申請了發(fā)明專利。該裝置原理簡單、操作方便，成本低廉，荷載幅值和頻率可調(diào)節(jié)，經(jīng)過簡單調(diào)整加載點和滑輪的相對位置，亦可以實現(xiàn)豎向或者斜向加載，能夠輸出滿足循環(huán)荷載試驗要求的荷載波形，尤其適用于室內(nèi)模型試驗的循環(huán)加載，并利用該加載裝置成功對海上風電單樁式基礎(chǔ)開展了水平循環(huán)荷載試驗研究。
水平循環(huán)試驗裝置的研制?
適用于室內(nèi)小模型試驗的循環(huán)加載裝置設(shè)計主要需考慮以下幾個方面：確定輸出荷載、機械系統(tǒng)的設(shè)計、電機及變頻控制器的選型。
該裝置的基本工作原理如圖1 所示。在右下角電機的驅(qū)動下，鋼絲繩會拉動質(zhì)點m沿著導軌向右運動，同時質(zhì)點m的左邊與彈簧相連。
展開 圖1 (a)循環(huán)載荷加載曲線；(b)分子動力學模型
模型采用第三章中的 (100) 取向立方結(jié)構(gòu)模型，X、Y、Z 三個方向分別對應(yīng)于 [100]、[010]、[001] 取向,三個方向均采用周期性邊界條件以消除邊界效應(yīng)。通過控制應(yīng)變，采用拉壓循環(huán)的方式進行加載，應(yīng)變比為 R =?1 ( R 為每次循環(huán)的最小應(yīng)變與最大應(yīng)變之比)。加載示意圖如圖1（a）所示。為了研究循環(huán)加載下溫度和應(yīng)變率對疲勞力學性能和變形機理的影響，分別在300K溫度下和應(yīng)變率為1×109s-1的條件下進行了模擬計算，此外，還考慮了正弦形波循環(huán)加載對力學性能和變形機制的影響。
圖2 循壞載荷下的應(yīng)力應(yīng)變曲線
300 K 時的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2所示，當高溫合金受到循環(huán)加載時，最大應(yīng)力隨循環(huán)次數(shù)的增加而增大，即首先發(fā)生應(yīng)力循環(huán)硬化，這主要是由于初始缺陷的積累，如位錯、堆垛層錯等。隨著加載的進行，循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線在最后幾個循環(huán)中基本一致。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，最大應(yīng)力趨于穩(wěn)定并達到循環(huán)飽和狀態(tài)，這符合金屬的循環(huán)變形特征。
圖3 (a)循壞載荷下Cu模型；(b)剪切應(yīng)變；(c)循環(huán)載荷下位錯分析；(d)公共鄰域分析
圖4 (a)循壞載荷下Cu模型；(b)剪切應(yīng)變；(c)循環(huán)載荷下位錯分析；(d)公共鄰域分析
圖3和圖4分別為不同應(yīng)變下Cu單晶的循環(huán)載荷、剪切應(yīng)變、位錯分析、公共鄰域分析的可視化圖，通過ovito可視化后，可以發(fā)現(xiàn)循環(huán)載荷下Cu單晶存在明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時發(fā)生均勻相變，在Cu單晶內(nèi)部可以發(fā)現(xiàn)存在少量的bcc以及Other原子，這對Cu單晶的變形和力學性能有顯著的影響。
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展開 本文的主要目的就是展示在ANSYS中循環(huán)加載是如何實現(xiàn)的。
計算結(jié)果
橡膠塊循環(huán)拉伸變形結(jié)果（可以看到有四次循環(huán)變形）
本文以一個正方形橡膠塊為例說明，橡膠塊如圖約束（約束XY面節(jié)點Z自由度，約束XZ面節(jié)點Y自由度，約束YZ面節(jié)點X自由度）,在側(cè)面施加循環(huán)載荷。
計算模型示意圖
循環(huán)載荷施加正弦形狀的位移載荷，分為4個正弦周期，四個正弦周期載荷幅值分別為0.1，0.2，0.3，0.4，4個周期加載過后，橡膠內(nèi)部積累的應(yīng)力釋放。具體定義分為幾個步驟：
步驟一：首先定義4個周期載荷幅值向量。
*DIM,AMPL,ARRAY,4 ! Amplitude Vector Definition
AMPL(1)=0.01
AMPL(2)=0.02
AMPL(3)=0.03
AMPL(4)=0.04
步驟二：定義離散時間加載點
*DIM,SOLTIME,ARRAY,161 ! Time Vector Definition
SOLTIME(1)=0.0
*DO,I,2,161,1
SOLTIME(I)=SOLTIME(I-1)+0.1
*ENDDO
步驟三：計算每個時間點下的位移激勵大小,也就是正弦曲線上的y值大小。
*DIM,BC_X,ARRAY,161 !
展開 模型是已經(jīng)建好的，還有溫度載荷已知，現(xiàn)在需要將這些溫度載荷加載到相對應(yīng)的節(jié)點上，節(jié)點很多，而且有24個時刻，每個時刻，節(jié)點的溫度都不同，想用循環(huán)語句去加載，但是出現(xiàn)的問題很多，下面是我的命令流文件，會的大神幫幫忙啊!
FINI
/CLE
/TITLE,ANALYSIS OF A ANTENNA
MODEL03
*dim,aaa,,7968,1,1
*dim,bbb,,432,1,1
*CREAT,MM
*VREAD,aaa(1),E:\ansys\model-3\temp1,txt,,7968,,,,,,
(1PE16.7)
*END/INPUT,MM
*CREAT,..
*VREAD,bbb(1),E:\ansys\model-3\temp2,txt,,432,,,,,,
(1PE16.7)
*END
/INPUT,MM
NSEL,ALL ！
展開 為此，本文對單調(diào)和循環(huán)荷載下不銹鋼梁柱高強度螺栓摩擦型連接節(jié)點進行真實精細化數(shù)值模擬，并與試驗結(jié)果對比來驗證數(shù)值模型的準確性，在此基礎(chǔ)上分析不銹鋼材料非線性、梁翼緣厚度、不銹鋼高強螺栓預(yù)緊力和不銹鋼抗滑移系數(shù)對該節(jié)點破壞機制、承載力、延性以及抗震性能的影響，為合理設(shè)計不銹鋼梁柱高強度螺栓摩擦型連接節(jié)點提供依據(jù)。
2. 不銹鋼梁柱高強度螺栓摩擦型連接節(jié)點精細化有限元模型建立
如表1所示，節(jié)點中柱尺寸均為450×250×16×12，有效長度為2.3m，梁尺寸有400×150×12×8（JW-1、JC-1和JC-3）和400×150×14×8（JC-2），有效長度為1.65m，其它尺寸見圖1。節(jié)點所用不銹鋼以及不銹鋼螺栓和不銹鋼鉚釘?shù)恼鎸崙?yīng)力應(yīng)變曲線通過試驗得到的名義應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系得到，其主要材料參數(shù)見表2和3，泊松比均為0.3，鋼材本構(gòu)在單調(diào)加載和循環(huán)加載下分別采用等向強化模型和雙線性隨動強化模型，屈服準則采用Von Mises準則。柱端施加500kN軸力，其軸壓比為0.13，柱腳固定約束。梁端平面外約束，梁端單調(diào)位移加載（JW-1）或循環(huán)位移加載（JC-1、JC-2和JC-3），循環(huán)加載方式見圖2。不銹鋼的抗滑移系數(shù)設(shè)定為0.4，不銹鋼高強螺栓預(yù)緊力為170kN，不銹鋼環(huán)槽鉚釘預(yù)緊力為205.6kN，不考慮焊縫的影響。
本章選用abaqus有限元軟件進行建模分析，螺栓或鉚釘單元為實體單元C3D8R，其余均選擇abaqus2019新開發(fā)的實體殼單元CSS8，具體有限元模型見圖3。連接板件之間的接觸和螺栓與連接板件之間的接觸選擇有限滑移的面-面接觸以保持較大的滑移。螺栓或鉚釘?shù)念A(yù)緊力通過“Bolt load”對螺栓中間面進行施加。
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循環(huán)加載的最新內(nèi)容
循環(huán)加載：往復(fù)疲勞，對應(yīng)更低的“疲勞門檻值Gth ”，決定了材料在長期動態(tài)載荷下的壽命。
靜態(tài)加載：長期持載，研究蠕變開裂行為。
能量釋放率的加載模式
這為工程實踐中不同的失效模式（突然斷裂、疲勞破壞、應(yīng)力松弛開裂）提供了統(tǒng)一的分析框架。一個核心問題隨之而來：對于您正在研發(fā)或應(yīng)用的具體材料，它的Gc 和Gth 究竟是多少？
01
單軸拉伸試驗
采用ASTM D412 Die D或國標GB/T 528-2009 I型啞鈴狀試樣，通過獲取從開始到材料斷裂的完整應(yīng)力-應(yīng)變曲線，以及不同應(yīng)變水平下循環(huán)加載-卸載應(yīng)力-應(yīng)變曲線，為材料本構(gòu)關(guān)系建立性能基準。
試樣:
試驗過程:
交付結(jié)果示例：
02
平面拉伸試驗
通過模擬純剪切變形狀態(tài)。
工程價值
為Yeoh、Ogden等超彈性本構(gòu)模型提供全面的擬合數(shù)據(jù)，并表征循環(huán)加載下的應(yīng)力軟化行為，確保模型在復(fù)雜變形模式下的預(yù)測精度。
我司測試獲得的典型材料拉伸試驗應(yīng)力應(yīng)變曲線
核心疲勞性能與耐久性邊界
從斷裂力學與裂紋萌生兩個角度系統(tǒng)研究材料的疲勞發(fā)展歷程。
strong>或<strong>無預(yù)應(yīng)力</strong>安裝：</p><ul><li>帶預(yù)應(yīng)力的傳感器校準后可直接使用</li><li>力墊圈需用螺釘、負載銷施加預(yù)應(yīng)力，保證接觸面貼合與電荷轉(zhuǎn)移，預(yù)應(yīng)力施加后建議重新校準</li></ul><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify">壓電力傳感器非常適合<strong>循環(huán)加載場景
此外，拖拽裝置需通過嚴苛的認證試驗，強度性能需承受車輛滿載重量 1.5倍的拉力測試，疲勞性能需完成200萬次循環(huán)加載試驗。因此，如何快速高效設(shè)計出符合上述標準的拖拽裝置，成為主機廠面臨的新挑戰(zhàn)。
2 拖拽裝置介紹
汽車拖拽裝置一般通過螺栓安裝在牽引車尾部縱梁上，通過球型耦合裝置拖拽中置軸類拖車，如下圖1所示。
此外，拖拽裝置需通過嚴苛的認證試驗，強度性能需承受車輛滿載重量 1.5倍的拉力測試，疲勞性能需完成200萬次循環(huán)加載試驗。因此，如何快速高效設(shè)計出符合上述標準的拖拽裝置，成為主機廠面臨的新挑戰(zhàn)。
2 拖拽裝置介紹
汽車拖拽裝置一般通過螺栓安裝在牽引車尾部縱梁上，通過球型耦合裝置拖拽中置軸類拖車，如下圖1所示。
損傷累積上，三點彎曲因應(yīng)力集中損傷更局部且嚴重，循環(huán)加載下更易出問題；直接彎曲損傷分散，整體性能更均勻。
圖4 CuAl合金直接彎曲的原子應(yīng)力云圖
圖5 CuAl合金三點彎曲的原子應(yīng)力云圖
圖4和圖5分別為CuAl合金在直接彎曲和三點彎曲兩種方式下的原子應(yīng)力云圖。
疲勞試驗通過模擬長時間、循環(huán)加載的條件，評估無人機的使用壽命和耐久性。
環(huán)境力學試驗
除了常規(guī)力學測試，無人機還需接受高低溫、濕熱等環(huán)境條件下的力學性能測試，以確保其在各種氣候環(huán)境中的可靠性。
試驗設(shè)備與技術(shù)
力學可靠性試驗需要高精度的測試設(shè)備和專業(yè)的技術(shù)支持。通常，試驗會使用振動臺、沖擊試驗機、加速度測試系統(tǒng)等設(shè)備，結(jié)合傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時監(jiān)測無人機的力學響應(yīng)。
如果平均應(yīng)力為零，我們把這種情況稱為完全反轉(zhuǎn)的拉伸/壓縮加載循環(huán)。如果最小應(yīng)力總是正的，則稱為非全松弛載荷循環(huán)（即試樣總是處于加載狀態(tài)）。非全松弛載荷循環(huán)在應(yīng)用中很常見，例如：在安裝過程中對產(chǎn)品施加了預(yù)載荷；襯套在模壓過程中產(chǎn)生的壓縮預(yù)應(yīng)力、過盈配合、由于熱膨脹/收縮而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；以及在輪胎中，簾線的形狀記憶效應(yīng)。
圖1.
扭矩測量專有名詞深度解讀（一）10個月前
為確定該值，HBM按照以下規(guī)范進行：
傳感器在三個循環(huán)加載過程中以逆時針方向預(yù)加載扭矩，從零到100%的額定扭矩，然后釋放回零扭矩。
