工作變形分析的案例
褚教授課程筆記 | 工作變形分析（Operating Deflection Shapes, ODS）
工作變形分析ODS的特點
可視化結構的強迫振動響應（強迫振型）
沒有線性模型假設
沒有輸入載荷假設
實際工作載荷
真實邊界條件
基于單一參考
屬于信號分析，而非系統分析，故而沒有模態模型，亦無法準確預測其它工作條件下的響應
類型一：時域ODS
分析頻率范圍的工作變形被描述為時間的函數
包括分析頻率范圍內的所有頻率，給出“整體”振動模式
通常，所有DOF都是同時測量的，因為重復相同的測量條件通常難以實現
分析瞬態現象，例如關門、爆炸、發射和射擊以及碰撞沖擊
非線性系統分析和頻率變化分析，例如發動機急升/降速
對于瞬態或時域工作變形分析，通常要求
所有自由度須同時測量
，因為不同次測量之間的時間歷程表征是不一樣的，條件是不一樣的，結果將來會差異非常大。
下圖是一個典型的時域工作變形，大家可以看到測量到每一個自由度的時間歷程，對它進行時間歷程的動畫就可以得到結果，但是要提醒大家的是，該動畫結果包含了若干頻率成分。
展開 褚教授邀您來上課 | 4月15日工作變形分析(ODS)與運行模態分析(OMA)，點擊立刻報名
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研討會主題：
工作變形分析(ODS)與運行模態分析(OMA)
研討會內容：
本研討會主要介紹結構動力學分析中的兩種典型方法：工作變形分析與運行模態分析。具體內容涉及：工作變形分析與運行模態分析的定義、功用、分類、理論基礎及主要實施流程，運行模態分析與實驗模態分析的區別及聯系，運行模態分析中物理模態的甄別和虛假模態的剔除方法等。
研討會時間
2025年4月15日（周二）下午15:00-16:00
費用 免費
備注
研討會將通過網絡直播的方式進行，請自備具備上網條件的電腦
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如有任何問題，請聯系HBK (Hottinger Brüel & Kj?r) 中國市場部
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展開 什么是工作變形分析ODS？
然而，許多時候工作數據讓人迷惑不解，未必能為怎樣解決或改正工作狀態中出現的問題提供明確的指導。能同時結合工作數據和模態數據去解決動力學問題，那是最理想的情況。
2. 與模態分析的區別
ODS跟模態分析的區別在于，模態得到的是結構固有屬性：頻率、阻尼和模態振型，而ODS得到的是結構在某一狀態下的變形，如圖1所示。此時分析出來的ODS振型已不是我們常說的模態振型了，它是結構模態振型按某種線性方式疊加的結果。只是人們還習慣性地稱這種變形形式為振型而已。
模態分析幫助人們獲得各階模態參數，得到的模態振型是矢量，是相對量，非絕對量，因而可對模態振型進行任意縮放。有時，縮放比例較大時，模態振型可能都有沖破電腦屏幕的趨勢，當然了，這僅是從縮放的角度來考慮的。因為一個向量，可乘以一個無限大或無限小的比例因子。而只有當模態參數乘以了輸入，從而產生相應的響應才是絕對量。而這個絕對量也正是要測量的振動響應。而ODS直接用絕對量的時域響應或頻域響應來顯示變形，因此，ODS的振型是絕對量，而模態振型是相對量。
不管是模態分析還是ODS分析，都需要表征振型，因此，ODS也需要布置很多測點，然后依據這些測點建立用于表征ODS振型的幾何模型。由于ODS也是測量結構在工作狀態下的響應，因此，通常會把響應數據同時用于OMA和ODS分析。但二者有著本質的區別。OMA是模態分析方法，可以得到模態參數，頻率、阻尼和振型，但ODS只能得到位于選擇的頻率處或時刻處的振型，沒有阻尼信息。
展開 保存變形后的網格用于后續工作-hypermesh版本、ls-prepost版本、Abaqus版本 ￥69.9
在工作中很多人會遇到想用前工況變形得狀態網格，本文主要圍繞這一話題來做講解示意。僅給需要得人員使用，本文最終可得變形后得網格，其他本文不涉及。
鑒于使用者所使用得軟件不同，分別進行介紹
方法一：hypermesh版本
方法二：ls-prepost
方法三：abaqus
飛機發動機引起的機艙噪聲的高分辨率振動聲學測量與分析
在測試期間將采集的數據處理到頻域以獲得工作變形分析，然后進一步處理以獲得STI估計。
圖文快覽
測試期間使用的傳感器配置。主要測試是使用5種配置C1到C5完成的，這些配置依次安裝和測量（圖a）。24個傳感器固定安裝在ISTAR的左側（圖b）
用于發動機測試的傳感器配置。在275個傳感器的配置下進行發動機運行。安裝需要固定每個傳感器和電纜，禁止劃行網格方法
所有5種配置中存在的傳感器的2σ偏差。該傳感器位于機身中部，其振幅和相位偏差代表所有固定傳感器
激勵器和發動機激勵導致的工作變形分析
基于
ODS
計算的
STI
的發散矢量場
總結和未來工作
在持續兩周的測量活動中，DLR ISTAR在1350個位置獲得了振動響應。此外，在275個位置測量了發動機引起的振動。這些數據涵蓋了低頻到中頻范圍，并且對于有限元模型更新中的計劃工作具有足夠的質量。此外，使用STI對能量傳遞路徑進行了首次計算。這些在低頻范圍內并沒有顯示出很多驚喜，但這大部分是意料之中的。STI計算是可能的，并且顯示了直觀可行的能量流場，這一事實證明實驗數據具有良好的質量和足夠的空間分辨率。
對STI的深入分析需要更多的工作，并將在不久的將來完成：所提出的分析相當隨意地選取了74 Hz頻帶。雖然它很好地代表了較低聲學頻率范圍內的結構行為，但這完全是通過工程判斷完成的。
展開 CEL與Lagrange模型在大變形分析時的適用性CEL與Lagrange模型在大變形分析時的適用性
對同一個模型來講，通常，拉格朗日建模方式計算更加準確，計算效率更高，因為所有的幾何體都采用拉格朗日單元類型，而CEL建模方式的計算更加耗時，且產生的文件更大，一個直接的原因是流體或大變形幾何體是歐拉體模型，采用歐拉單元建模，而歐拉單元的數量要明顯多于相應的拉格朗日模型的單元數量。
但是，如果模型要經歷極大變形，那么這兩種建模方式的優劣就要好好評價一下了。在大變形分析中，拉格朗日模型容易發生網格畸變，網格畸變區的計算結果準確性將會大打折扣，產生不可信的結果甚至計算中斷得不到結果；而CEL模型在犧牲一定的幾何模型精度和結果準確性的前提下，計算會非常穩定，網格不會發生畸變，相較于拉格朗日的網格畸變區反而會得到更加合理的計算結果。所以，在選擇建模分析方式時，尤其是大變形分析，兩種方法孰優孰劣，需要結合一定的經驗和以往案例，選擇折中處理或者兩種都用以綜合衡量。
本篇案例是一個鉚接案例，如下面的示意圖所示。 ? 具體的模型長下面這樣：左邊是中央截面圖，右面是實物圖，上下兩部分是沖模，張揚帶孔圓盤是固定模板，上下兩部分沖模同時施力以使鉚釘達到最終的變形。 ? 這個過程很明顯是一個極限大變形過程，我們可能關心這個過程中的三個問題：
1、 鉚釘在成型過程中的變形是否適當？
2、 成型后，鉚釘是否有足夠的力量保持材料的連接？
3、 成型過程工具的壓力是否足夠？
那么這三個關心的問題我們可以考察分析鉚釘的變形位移、成型后的等效塑性變形和成型過程中的沖模受力等變量，去評估我們關心的問題從而做出一些結論或改進。 本案例不再進行step by step的演示，各位小伙伴可以自行練習。下面來具體看一下分析模型和相關結果。 ?
左邊是拉格朗日建模，右邊是CEL建模。兩種建模方式中，接觸全部采用無摩擦通用接觸。
展開 【免費】workbench中橡膠壓縮變形分析-自適應網格+大變形
workbench中橡膠壓縮變形分析
橡膠壓縮是密封圈當中經常遇到的一種現象，但是仿真分析對于橡膠壓縮有很難收斂的現象，本實例通過兩個簡單模擬（公眾號: CAE_ANSYS）
方法說明橡膠壓縮的過程和方法，通過本實例可以了解到以下知識
1.自適應網格的應用方法
2.橡膠材料參數的設置
3.非線性接觸的設置
5.模型建立方法
模型
建立分析模型，如圖所示，本實例以一個簡單模型為例
2.初始網格隨意劃分
3設置自適應網格，采用mesh方法，計算過程自動加密網格，需要注意的是，必須打開大變形，單元必須去除中間節點
4邊界條件采用，向下強制位移的方法
5提取結果（公眾號: CAE_ANSYS）
可以看到網格發生了重新劃分，網格由三角形劃分成了4變形
另一個模型是模擬橡膠壓縮的過程，上下兩個剛性體擠壓中間的橡膠，結果顯示中間橡膠發生大變形
本實例需要注意的是，橡膠材料的設置，不需要設置彈性模量，還有就是接觸的設置，需要選擇相應的線體為接觸面，最好將模型分割，最后獲取相應的結果。
以下模型為兩個模型的計算原始文件，供大家免費參考
（公眾號: CAE_ANSYS）
供大家免費參考，版本為ansys17.2
rubber.zip
展開 Moldex3D模流分析之iSLM專案 (模擬分析工作流程 )
而在 工作列表 > 分析流程 的部分完成澆口、流道和冷卻水路的成型工藝設置后，點擊 分析 按鈕就會開始分析排程。其結果將會顯示在 狀態 字段中；若結果為成功，則分析工作流會從 工作清單 轉移至 組別概要 列表，并開始執行分析。使用者可以在 備注 字段中檢視其分析進度的百分比。
注意：
?請參照 工作清單 章節，以獲取更多詳細信息。
?若沒有安裝 Moldex3D 2022 的版本，就無法使用 仿真分析工作流程 的功能；因此請確認您的 Moldex3D 版本為 2022。
?此功能不提供以平板或手機等裝置操作。
管理功能 > 項目 > 檢視 > Moldex3D > 更多 > 工作清單 > 3D檢視平臺 > 下一步 > 成型條件設定 > 分析
管理功能 > 項目 > 檢視 > Moldex3D > 更多 > 組別概要
在 管理功能 > 項目 > 檢視 > Moldex3D > 更多 > 組別概要 的項目：
1.#☆：
點擊星星以標示為最終組別。
2.分析：
此顯示分析序列，按照順序依次排列
3.3D 檢視:
此顯示該分析組別的截圖，用戶可點擊此圖片以開啟 3D 檢視平臺。
4.分析流程名稱：
此顯示此分析所使用的分析流程名稱。
5.網格：
此顯示網格數據，點擊 Mesh 或將鼠標移至 Mesh 上以檢視更詳細的網格信息。
注意：點擊多個分析的 Mesh 以在下方開啟比較表格。用戶可以利用此表格以比較不同分析間所使用的網格。
6.材料：
此顯示材料數據，點擊 Mtr 或將鼠標移至 Mtr 上以檢視更詳細的材料信息。
注意：點擊多個分析的 Mtr 以在下方開啟比較表格。
展開 Moldex3D模流分析之應力分析預測潛在模座變形問題
在一般成型制程中，造成模座嵌件變形的主要原因有兩個：其一是在充填保壓過程，因螺桿前進，造成模穴壓力過高，一般可以達200MPa，并有可能導致模具嵌件(頂針、滑塊等)變形。第二個原因則是溫度分布不平衡，造成模具發生局部收縮翹曲。上述潛在的模具變形問題，不只會影響模具的使用壽命，更會影響產品的尺寸精準度及質量。
為了能提前預測模具變形問題，Moldex3D讓使用者將不同成型條件對模具部件的影響，一并考慮進應力應變分析。除此之外，透過Moldex3D還可以達到優化設計和制程，改善模具結構，進而減少變形量。藉由Moldex3D模座變形分析，用戶可以在數值模型中建立所有的模具部件，進行精確的模擬計算。Moldex3D應力模塊會考慮充填時的模腔壓力和冷卻階段的溫度分布，并在各種使用者定義的成型條件與產品設計下仿真實際情形。
步驟1：啟動 Moldex3D Studio 并匯入含有模座嵌件的網格模型。
注：模座變形分析需要Moldex3D 應力模塊的 Add-On 授權。
步驟2：切換到邊界條件(Boundary Conditions)頁簽， 即可在 Moldex3D Studio 設定邊界條件。 合適的邊界條件設置，對于模座變形分析的準確度至關重要。
步驟3：使用者可為模座網格添加位移邊界條件。點擊固定拘束(Fixed Constraint，) 來新增邊界條件，并選擇想要施加的節點(以黃色顯示)。 完成后點擊確認，并可在工作區下方編輯邊界條件內容(名稱及X,、Y、Z方向位移量)。
模座變形邊界條件的設定接口
施加邊界條件的節點會以黃色標示
步驟4：預設節點為固定的（位移量為 0 mm），使用者可以自行編輯或點擊 來重新選擇施加的節點，或直接點擊確認完成設定。
展開 Moldex3D模流分析之雙向型芯偏移和模座變形分析
在Studio工作區中點擊 分析 (Analysis)，選擇 模座變形分析 (Mold deformation - Md)或將模座變形分析加入分析順序中。
Abaqus大變形分析技巧之Map solution分析方法詳解
關于橡膠的大變形分析是一個令人十分頭痛的問題，常常會因為網格畸變中止計算，即使調整網格，調整參數，各種折騰，還是不能解決問題。這時候，你就可以考慮Map Solution方法了。
Map Solution的基本分析步驟如下圖所示，看起來十分簡單，但實際上初次摸索的話還是要花費不少時間的，關鍵在于變形模型的提取及重畫分，以及關鍵詞的編輯和提交計算。對于混跡CAE分析多年的老鳥來說，根據Help的提示搞出來不成問題，但是對于一些菜鳥或者英語水平不那么厲害的，學起來其實也蠻費勁的。網上雖然有不少資料，但是詳細，完整講解操作過程的資料很少。
Map Solution分析的實質就是將一個大變形分析，拆分成多個小變形分析，首先進行一個小變形分析，提取出網格之后，進行網格重畫分，避免網格繼續變形而造成畸變，然后導入到Abaqus中完成相關的邊界條件設置，最后導出關鍵字文件并進行相關語句添加，最后運用命令的方式提交。具體的操作過程見視頻：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10577
該視頻詳細介紹了Map Solution的設置過程與注意事項，購買了視頻的可以私信我或者在評論下方留言，我會提供CAE模型以及相關的關鍵字文件。
（切記：使用這些高級分析方法（Map Solution、ALE、CEL）的前提是，你對傳統的分析方法進行了足夠多次的嘗試，確定修改網格，調整分析參數都無法完成相應的變形分析
展開 
某移動罩下軌道梁，在移動罩運動時，產生較大變形，通過有限元分析，使用動載荷分析 ￥20
某移動罩下軌道梁（H型鋼），在移動罩運動時，產生較大變形，通過有限元分析，使用動載荷分析
動態載荷可依其作用方式的不同，分為以下三類：
1．構件作加速運動。這時構件的各個質點將受到與其加速度有關的慣性力作用，故此類問題習慣上又稱為慣性力問題。
2．載荷以一定的速度施加于構件上，或者構件的運動突然受阻，這類問題稱為沖擊問題。
3．構件受到的載荷或由載荷引起的應力的大小或方向，是隨著時間而呈周期性變化的，這類問題稱為交變應力問題。
本實例主要分析的是第三類動載荷。
對軌道梁（H型鋼）的變形破壞有三種：1、截面變形破壞即隨著受力變大，截面自內向外達到材料屈服點，發生強度破壞；2、整體失穩構件在受力情況下突然偏離原來受力變形位置，即為整體失穩；3、局部失穩即在載荷作用下，構件出現波浪形失穩。
本實例據現場反饋應為第三種形式。
1、 結構設計信息
結構類型：焊接H型鋼梁
設計分析軟件：ABAQUS
材料：各個構件均采用Q235B；
二、載荷
1、恒載：軌道載荷30kg/m。
2、活載：移動罩單輪靜載4000kg；移動速度128.22m/min
3、結構自重：軟件考慮。
三、建模
根據移動罩圖紙建立模型。
有限元瞬態分析步驟：
幾何建模：細化載荷移動路徑網格（尺寸≤1/10波長）；
接觸定義：采用面-面接觸模擬輪軌/車橋相互作用；
載荷施加：通過APDL命令流或用戶子程序實現移動載荷；
求解設置：時間步長滿足 Δt≤Tmin?/10?為最小振動周期）。
將各載荷添加于模型，其中移動罩載荷使用ABAQUS中DLOAD子程序實現，如圖1所示。
（a）高軌軌道梁尺寸
（b）高軌軌道梁模型及載荷
展開 壓鑄模熱變形分析
壓鑄模熱變形分析
壓鑄以及金屬型重力鑄造，在生產中，受到了周期性的溫度載荷。模具變形主要是脹型力與熱載荷的共同作用，分析模具的熱變形，就需要將兩者結合起來進行分析，以發現模具在使用過程中的變形趨勢。
多年來，由于模流軟件，主要關注金屬液的充型與凝固過程，而對于模具，分析的最多只是循環過程中獲得的穩態溫度場。Cast-Designer v7.5 去年推出全新模塊CDPE，全稱（Cast-Designer Performance）。該模塊采用了固體力學的三維非線性有限元求解器。經過一年的應用，CDPE的分析對象從鑄件，延伸到了模具和后加工過程的力學分析。
模具結構與熱成像結果
利用結構力學分析軟件，分析模具熱變形，顯示模具張開量達到0.3mm
缺陷：
模具熱變形，產生的缺陷很多。1）飛邊，2）模具錯位影響壓鑄件精度，3）后加工量增加，4）還有可能出現導柱與導套、側抽芯與滑塊、推出機構運動零件“卡滯”現象，4）模具熱變形還會使模具在熱態出現“噴料”，無法保證壓鑄件的內部質量。
工程應用：
今天，C3P Cast-Designer CDPE，不僅只有充型凝固，還能結合完整的周期，分析模具熱變形。而且全面支持六面體元素，網格劃分非常簡單，一鍵生成。
以下金屬型重力鑄造案例：
可見在俯視方向，中部變形量約為3mm
側視方向，變形量約為1.5mm
四缸發動機壓鑄件，模具熱變形分析：
整體模具結構
左側為模具熱變形量
右側為等效應力結果
對于CDPE，有很多的意想不到的延伸應用。不知道是否算“前沿應用”，僅供有需求的朋友們參考。
展開 結構力學分析（靜力、動力、疲勞）、多體系統仿真、鑄造/成型過程模擬算法分析，及工作站硬件配置推薦
GPU: 強烈推薦配置NVIDIA高端顯卡（如RTX 5080/5090或專業卡RTX 5000/6000），這是提升其核心工作效率（尤其是充填分析）最關鍵的投資
內存容量: 128GB是推薦起點，256GB或更高能更好地應對型
3
合研究類
如果客戶同時涉及上述多個領域，需要最均衡、最強大的配置。
配置建議: Threadripper/Xeon級別CPU + 1-2張RTX 5090/RTX 6000 Ada + 256GB+內存。打造一臺能夠輕松應對結構、多體、制造等多種仿真挑戰的“全能型”利器。
通過這種基于算法特性的精準配置策略，UltraLAB工作站將能完美匹配客戶的專業需求，成為他們研發流程中不可或缺的強大引擎。
2025v3工程仿真計算工作站/服務器硬件配置
2025v1工程仿真計算工作站/服務器硬件配置-UltraLAB圖形工作站方案網站
展開 回轉緩沖閥工作原理及常見故障分析
回轉緩沖閥原理圖(結構完全對稱)
1、 油路走向分析：
p 當液壓油從A→B時：換向閥A口→回緩單向閥→馬達A口→馬達B口→（溢流閥→φ3.0阻尼）→換向閥B口。
p 當液壓油從B →A時：換向閥B口→回緩單向閥→馬達B口→馬達A口→（溢流閥→φ3.0阻尼）→換向閥A口。
2、 回轉常見故障分析與處理：
p 回轉溜車
l 調溢流閥（溢流閥背壓不夠）
l 溢流閥卡住（溢流閥卡在開啟位置）
l 單向閥卡住（卡在開啟位置）
l 單向節流閥（制動器未能及時關閉）
p 回轉沖擊大：調節溢流閥（以左轉為例）
l 將向左回轉壓力調節螺桿的鎖緊螺母松開，將此調節螺桿擰緊到頭。
l 操縱回轉手柄（正常速度推拉，不能采取丟手柄、瞬間推到位的方式）使轉臺向左旋轉，同時回退左轉調節螺桿（每次松1/4圈左右），直到回轉臺啟動、制動及運行平穩，并無明顯滑溜。回轉時壓力表顯示壓力值6～9 Mpa（參考值）。
l 將向左回轉壓力調節螺桿的鎖緊螺母擰緊。
l 觀察制動器是否關閉過快，如制動器關閉過快的話，則緩沖閥沒有足夠的時間起緩沖效果，機械、液壓沖擊較大。蓄能器總成中一個堵頭內有ф1.2阻尼，試將此阻尼更換為ф1.0、ф0.8阻尼。
l 注：應調節壓力油管的對面一側的溢流閥。
p 回轉抖動：
l 回轉間隙大（應在2~4mm間）
l 減速機固定螺栓松動（擰緊）
l 回轉馬達內泄（判斷）
l 緩沖閥未調節好（怠速壓力高）
l 緩沖閥內阻尼堵塞
p 回轉一側無動作：
l 方形蓋板內的補油單向閥（卡死在開啟位置）
l 可能通過調換緩沖閥與換向閥的2根膠管在判斷；
l 清洗插裝式補油單向閥。
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