大變形材料非線性仿真的案例
NX 超彈性材料的大變形非線性分析
NX 高級非線性分析
NX高級非線性集成了強大的非線性解算器ADINA，能夠處理大量具有挑戰性的非線性仿真，這些仿真涉及面對面接觸、大變形、大應變和非線性材料。可使用的材料模型有：彈性各向同性、彈性正交、復合、密封材料、彈塑性、超彈性、溫度依賴、非線性彈性和彈性蠕變。解決方案功能包括：靜態解決方案、動態解決方案、蠕變分析、負荷位移控制、自動時間步長。曲面接觸功能包括：單面和雙面、自接觸、全接觸、摩擦模型、偏移、剛性和柔性接觸曲面。包括了隱式解算器解決方案（SOL 601）和顯式解算器解決方案（SOL 701）。
本例使用解算序列：601，106
下壓500mm，以下是結果動畫。
該題目保證收斂性應注意：網格劃分控制，可適當進行切分，材料參數中的屈曲模量需根據理論手冊中的計算設置。可能產生接觸的位置都定義接觸對（注意自接觸）。接觸穿深的設置會直接影響變形形狀和收斂性。
豎向剛度曲線：
展開 如何模擬非線性大變形問題-基于ABAQUS對圓管扭曲進行仿真 ￥1
Propert：Density=2.7e-9，Elastic=70e3,V=0.3,Plastic見下表格
276
0
324
0.2
Assmbly：中組裝，獨立與非獨立皆可。需要移動其中一個小圓管，將一個環沿z方向移動+250；
Step：
Interaction：分別對兩個環與圓筒進行tie約束，細節見付費內容；建立一個general Contact，見下圖，Control Property見付費內容
Load：對圓筒底部固定,活動端旋轉一定角度，見圖
Mesh：常規網格劃分即可，注意圓筒網格密度要小，否則計算結果誤差太大甚至不收斂，見付費內容。
Job：提交運算即可，本人電腦配置太低，I5-4500h，8g內存，耗時兩小時，讀者視配置而定。
后處理：
由變形結果易知，利用abaqus模擬圓筒扭曲是可行的。由于實驗成果為借用他人，無法通過嚴謹的數據來校核仿真結果，是本文的缺陷之一。時間緊湊，過程未免粗陋，后面附上cae文件（見收費內容）供大家參考，小小花費也是對本人知識成果的尊重。
展開 大變形-高級非線性
[Femap & Nastran培訓教程_30]大變形-高級非線性(SOL601).part3.rar
[Femap & Nastran培訓教程_30]大變形-高級非線性(SOL601).part1.rar
[Femap & Nastran培訓教程_30]大變形-高級非線性(SOL601).part2.rar
非線性靜力學、平面模態、大變形
非線性靜力學、平面模態、大變形
來源：超凡仿真
CAE黑話：線性與非線性/幾何/材料/接觸三大類
?? CAE黑話科普：線性與非線性的“分水嶺”
在有限元分析（FEA）中，區分線性與非線性是方案制定的首要任務。簡單來說，線性是“理想化”，非線性才是“真實世界”。
1?? 線性 vs 非線性 (Linear vs. Nonlinear)
線性分析假設位移與載荷成正比，剛度矩陣
$$$$ 固定不變，計算一次即可。而非線性分析中，剛度矩陣隨計算過程變化，需要通過牛頓-拉夫遜法等算法進行多次迭代，計算量呈幾何倍數增長。
2?? 幾何非線性 (Geometric Nonlinearity)
當結構發生“大位移”、“大轉動”或“大應變”時，初始構型發生顯著改變（如釣魚竿受力）。此時，必須開啟大變形開關，以修正剛度矩陣對構型變化的響應。
3?? 材料非線性 (Material Nonlinearity)
應力與應變不再是簡單的彈性模量
$$$$ 比例關系。涵蓋材料的屈服（塑性）、超彈性（橡膠）、蠕變或粘彈性。一旦進入塑性區，卸載后將存在殘余變形。
4?? 接觸非線性 (Contact Nonlinearity)
最難收斂的一種。系統的邊界條件隨運動狀態改變。從“分開”到“接觸”，剛度會發生突跳。摩擦力的引入進一步增加了求解的不對稱性。
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ABAUQS 發布UMAT 平面應變+材料非線性（塑性變形+冪硬化）
標題：基于ABAQUS的UMAT用戶自定義子程序開發
特點：各項同性+J2流動+自定義屈服強度等效塑性應變關系+歐拉后推徑向返回
發布時間：本人原創，最早發布于simwe http://forum.simwe.com/thread-939615-1-1.html
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1. 2維平面應變+各項同性+J2流動+自定義屈服強度等效塑性應變關系+歐拉后推徑向返回
umat_2d4n_dp.zip
2. 2維平面應變+各項同性+J2流動+冪硬化+歐拉后推徑向返回
umat_2d4n_pw.rar
3.冪硬化本構更新在張純禹的power-law基礎上修改得到，涉及到牛頓迭代的方式進行屈服應力求解
其原始文件，一起上傳
powerlaw.doc
展開 非線性材料的熱疲勞仿真
模擬非線性材料中疲勞的工程師們常常面臨著兩個挑戰。一是必須用正確的本構關系表征材料的力學行為，二是使用一個能夠描述壽命控制機制的疲勞模型，應對這兩個挑戰需要有全面的材料力學知識。今天，我們將討論在對非線性材料中的熱疲勞進行建模時面臨的這些挑戰。
熱疲勞
我們可以使用 COMSOL 軟件中提供了一系列預定義的非線性材料模型的
非線性結構材料模塊
，與包含了許多用于不同應用的疲勞模型的
疲勞模塊
，來解決包含上述挑戰的一些應用的數值模擬。
當溫度變化時，材料會膨脹或收縮。在由幾個不同零件組成的應用中，這種熱變形將受到限制，因為各種材料的熱膨脹系數不同。在存在非線性材料的情況下，這種現象將更具挑戰性。
關于非線性材料
材料的非線性意味著變形與載荷不成正比。不同材料的非線性可以大致分為可逆的非線性和不可逆的非線性。可逆的非線性也被稱為彈性非線性，這意味著一旦外部載荷回到起始點，應變狀態就會回到初始狀態。
表現出不可逆非線性的材料在加載時可以承受永久性的損傷，并且在卸載時不會恢復到初始狀態。例如，下圖中的一個具有非線性焊接材料的
表面貼片電阻
受到了熱循環的影響示例就表現出這種現象。
在熱負荷周期結束時，表面貼片電阻的位移。藍色表示零位移。
材料的非線性是一種蠕變機制，一旦材料受到應力場的影響就會發生變形，即使應力場保持不變。由于表面貼片電阻的不同部分的
熱膨脹
是不均勻的(底部的印刷電路板更大，頂部的電阻更小)，因此在熱載荷循環中，該組件受到了壓力。
一旦熱載荷達到載荷循環的終點，并返回到初始溫度，電阻器兩端的焊點就會留下永久變形(蠕變應變)。焊點的永久變形會阻止其余部分恢復到初始狀態。我們可以在圖中看到這一點，電阻被壓縮并隆起，而印刷電路板被拉長。
展開 難處理流體大變形與固體交互強非線性，求結合工程案例的 Abaqus流固耦合靠譜課程推薦文檔
案例覆蓋核心強非線性場景：課程精選的案例全面覆蓋不同類型的流體大變形與固體交互問題，每個案例均實現 “問題拆解 - 技術方案 - 全流程實操 - 結果驗證” 的深度教學：
案例一：高速彈體入水仿真（流體極端大變形 + 固體沖擊交互）
1) 問題特點：彈體高速沖入水中，水流產生破碎、飛濺等極端大變形，同時彈體與水體產生瞬時強沖擊，屬于典型的流體 - 固體強非線性交互；
2) 理論解析：講解 SPH 算法（光滑粒子流體動力學）的粒子離散原理，為何該算法適合處理流體破碎這類無網格畸變的大變形問題，以及沖擊載荷下固體結構的動態響應理論（如應力波傳遞、材料塑性變形）；
3) 實操演示：從彈體與水體的幾何建模（SPH 粒子域定義）、材料參數設置（水體的 EOS 狀態方程、彈體的塑性本構）、沖擊邊界條件（彈體入射速度設置）、求解控制（時間步長優化以捕捉瞬時沖擊），到結果分析（水體粒子運動軌跡、彈體應力分布），全程演示如何通過 SPH 算法解決流體大變形，同時通過調整固體材料參數、沖擊載荷施加方式處理強非線性交互；
4) 問題解決：針對仿真中可能出現的 “粒子穿透固體”“計算發散” 等問題，演示如何通過優化粒子密度、設置接觸約束、調整求解收斂準則來解決。
展開 直播預告 | 復合材料高級非線性分析仿真應用案例
精彩直播預告
復合材料結構分析涉及的學科眾多，其中部分結構分析受到工藝、環境、復雜材料體系等眾多因素影響，使用通用CAE軟件分析時很難模擬實際場景。海克斯康工業軟件為此推出了針對復合材料結構分析的解決方案，通過多尺度復合材料分析平臺Digimat和高級非線性CAE分析工具Marc聯合使用，可實現部分復合材料結構的高級分析功能，典型的包括：復合材料結構熱濕性能分析、復合材料結構固化分析、熱塑復合材料結構分析、復合材料疲勞分析等功能。
本期海克斯康直播講堂請到了非線性CAE仿真專家宋老師和復合材料仿真專家龔老師強強聯手合作，帶來復合材料高級非線性分析仿真應用案例主題直播，從Marc和Digimat的功能模塊出發，到兩者如何聯合仿真以進行復合材料結構高級分析的實際工程應用案例，為您帶來一種全新的復合材料結構分析方法。敬請關注！
10月24日 14:00
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立即預定
直播內容聚焦
?? 考慮工藝接口的復合材料結構多尺度分析
?? Digimat & Marc 復合材料高級分析應用案例展示
復合材料結構熱濕結構性能分析
復合材料固化分析
復合材料結構疲勞分析
龔慧靈
海克斯康復合材料仿真專家
畢業于西北工業大學復合材料專業，負責Digimat大中華區的技術支持及項目實施。在航空復合材料結構、汽車輕量化結構分析領域工程經驗豐富，支持&參與的項目涵蓋：航空復合材料結構失效分析、CFRP結構固化回彈評估、SFRP部件沖擊失效及NVH分析等。
宋金松
海克斯康非線性CAE仿真專家
2014年加入海克斯康，從事非線性軟件Marc技術支持，具有20多年的CAE仿真工作經驗。
展開 【研討會報名】沖擊碰撞仿真中金屬材料的非線性模型選擇和對標
仿真通常是為了解決問題，無論是減重、減成本，還是提高安全性、解決失效性問題，都需要基于高精度的仿真結果，而高精度的仿真結果很大程度上取決于準確的材料定義。
此外，工業應用中的材料種類繁多，僅僅是金屬材料，由于生產成型等工藝不同會體現出差異很大的力學屬性，選擇恰當的材料模型是仿真中的重要問題。
除了材料模型選擇，如何獲取材料參數？
該做哪些實驗？
如何處理實驗數據？
如何進行材料參數對標？
如果您對這些關鍵問題感興趣，Altair誠邀您參加“沖擊碰撞仿真中金屬材料的非線性模型選擇和對標系列研討會”，資深工程師將從金屬材料和失效入手，通過眾多示例一步一步詳細講解如何處理數據和對標流程。希望能授人以漁，對您的實際應用有所幫助。
沖擊碰撞仿真中金屬材料的
非線性模型選擇和對標系列研討會
面向人群
▇ 面向人群：汽車、家電領域相關從業者
▇ 聚焦領域及問題：
汽車領域：大部分用戶都已經了解如何做材料拉伸數據，也已經完成數據積累。然而新法規要求更多材料失效數據，帶來新的挑戰。
聚焦問題：如何低成本獲得比較準確的失效數據是所有客戶最關心的問題。
家電領域：目前尚未形成材料數據積累，而且使用的材料多樣，金屬材料牌號少（基本是低碳鋼）。
聚焦問題：如何快速獲得能用的材料數據是家電領域的關鍵問題。
展開 
MSC 軟件全球發布 Marc 2015 為高級非線性仿真提供全新材料模型
Marc非線性與多物理場仿真解決方案一直被產品制造商所依賴，這些制造商覆蓋從汽車零件到橡膠部件，從復雜的醫療設備到消費品電子設備等多個領域。
為滿足新產品設計的性能標準，對新材料的關注度日漸升溫，因此開發團隊需要依靠仿真來獲得對產品設計的信心。為應對這些挑戰， Marc 2015 引入了針對彈性體、熱塑性塑料及金屬塑性的新型材料模型。該版本還增強了單元技術、接觸分析算法、自適應網絡劃分技術及用戶界面。
該版本的亮點包括：
新材料模型既能解決各種新的問題類型又能提高置信度
? Marc 2015 引入了新型材料模型，可仿真彈性體的復雜動態行為、熱塑性塑料的永久變形以及金屬成型中常見的各向異性塑性變形。
增強粘性接觸功能，簡化設置且易于使用
? 裝配時，通常采用離散的實體（如鉚釘、螺栓或點焊接）將零部件連接在一起。對離散實體進行建模往往非常昂貴，因此會假定一個統一的剛體“粘結”。雖然方便使用，但這種方法通常會導致結構過于剛硬。為克服這一缺陷，Marc 2015 版提供了一種粘性接觸行為，使用戶能夠沿法向和切向采用有限的剛度，從而改善了接觸區的應力結果及整體形變。
全新的單元技術可實現高效計算資源應用
? Marc 2015 引入了新的單元系列。與傳統的低階三角形和四面體單元相比，它簡單易用，改進了彎曲行為，可用于仿真可壓縮或者幾乎不可壓縮的行為。新單元只需較少的數量就能準確地表征剪切行為，有助于節約系統資源、以較低的成本獲得更好的結果。
新的全局自適應網格劃分方法可提高準確度
? 引入了兩種新功能來改進全局自適應網格劃分。 o 在運用全局自適應網格劃分技術對橡膠零部件和加工問題進行仿真時，新的幾何體保存方法可提高準確度。 o 采用在三維裂紋尖端激活的精細模板網格，能夠準確地預測能量釋放率、應力強度因子及裂紋擴展方向，同時可保持較低的計算成本。
展開 基于多線性各向同性硬化材料的受拉試件大應變頸縮仿真 ￥5
[圖片]
