結(jié)構(gòu)靜力學(xué)仿真的案例
基于Abaqus靜力學(xué)分析的球銷安全性結(jié)構(gòu)仿真研究
1背景
Abaqus作為一款十分成功的大型商用通用有限元仿真軟件，應(yīng)用其進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)仿真分析是拿手好戲。通過(guò)仿真手段不僅能夠及時(shí)了解結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)，還能夠依據(jù)應(yīng)力應(yīng)變仿真結(jié)果對(duì)分析的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步進(jìn)行安全性能評(píng)估，這極大地提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)在概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及最終的試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段的時(shí)間成本，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期。鑒于此，本文依據(jù)Abaqus仿真平臺(tái)，通過(guò)對(duì)常用的工程連接構(gòu)件球銷的線性靜力學(xué)分析，來(lái)了解Abaqus靜力學(xué)分析流程，以便后續(xù)更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜體的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。
2問(wèn)題
球銷作為一種關(guān)鍵的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，是各大傳動(dòng)系統(tǒng)中傳遞載荷的重要零件，主要用于轉(zhuǎn)向節(jié)或者轉(zhuǎn)向臂配合。那么在設(shè)計(jì)過(guò)程中，就必須考慮球銷在額定載荷下的安全性，需要對(duì)其進(jìn)行必要的靜力學(xué)分析。
基于軟件平臺(tái)
3幾何建模
依據(jù)國(guó)標(biāo)設(shè)計(jì)一種常規(guī)的汽車球銷如圖1所示?？紤]模型相對(duì)倒角較多，模型由ug10.0建立并轉(zhuǎn)成文本格式（x_t格式）導(dǎo)入Abaqus進(jìn)行分析，模型的幾何尺寸等參數(shù)常見(jiàn)附件qiuxiao.x_t。
圖1 ug10.0建立的球銷幾何模型
4有限元分析
由于球銷模型結(jié)構(gòu)并不規(guī)則，在對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)候需要對(duì)其進(jìn)行切分，網(wǎng)格劃分不另外采取其他網(wǎng)格劃分前處理器，直接在Abaqus中進(jìn)行，主要步驟如圖2所示。應(yīng)注意的是，在對(duì)其進(jìn)行切分的時(shí)候，必須要選好切方的基準(zhǔn)面（如圖2（a）所見(jiàn)），之后切分完成后通過(guò)掃掠網(wǎng)格劃分即可完成結(jié)合體的整體網(wǎng)格劃分如圖2（c）所示。關(guān)于對(duì)球銷的材料賦予，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得知球銷的本構(gòu)參數(shù)如表所示。之后進(jìn)行的單元塑性設(shè)置、邊界載荷約束均按照案例操作完成，并無(wú)特殊設(shè)置要求，其他求解輸出設(shè)計(jì)為默認(rèn)。最后遞交求解后的得到的應(yīng)力云圖如圖3所示。
展開(kāi) Creo結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析設(shè)置流程
在進(jìn)行Creo仿真分析前，需注意工作目錄路徑不能含有中文；
本例基于Creo9.0軟件；
本例分析結(jié)構(gòu)在自重下的變形。
01
打開(kāi)Simulate
在菜單欄選擇應(yīng)用程序——仿真——Simulate。
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——設(shè)置——切換至結(jié)構(gòu)模式。
02
設(shè)置材料
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——材料欄，點(diǎn)擊"材料"進(jìn)入，選擇所需要的材料（軟件有自帶的材料，包含楊氏模量、泊松比等系數(shù)）。
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——材料分配，在屬性欄添加材料。
03
載荷/約束
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——位移——選擇約束面及自由度。
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——載荷——重力——分量，添加重力加速度大小和方向。
04
網(wǎng)格
精細(xì)模型——AutoGEM，可以進(jìn)行網(wǎng)格相關(guān)控制，本例不展開(kāi)敘述，按照默認(rèn)分析。
05
求解
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——運(yùn)行——分析和研究——文件——?jiǎng)?chuàng)建靜態(tài)分析，右鍵求解。
展開(kāi) 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析視頻
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析視頻,實(shí)用價(jià)值高
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析.part1.rar
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析.part2.rar
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析.part3.rar
ANSYS結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析清單
引言
靜力分析計(jì)算在固定不變載荷作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，它不考慮慣性和阻尼影響--如結(jié)構(gòu)受隨時(shí)間變化載荷作用的情況?？墒?，靜力分析可以計(jì)算那些固定不變的慣性載荷對(duì)結(jié)構(gòu)的影響(如重力和離心力)，以及那些可以近似為等價(jià)靜力作用的隨時(shí)間變化載荷(如通常在許多建筑規(guī)范中所定義的等價(jià)靜力風(fēng)載和地震載荷)的作用。
靜力分析用于計(jì)算由那些不包括慣性和阻尼效應(yīng)的載荷作用于結(jié)構(gòu)或部件上引起的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和力。固定不變的載荷和響應(yīng)是一種假定，即假定載荷和結(jié)構(gòu)響應(yīng)隨時(shí)間的變化非常緩慢。靜力分析所施加的載荷包括：
? 外部施加的作用力和壓力。
? 穩(wěn)態(tài)的慣性力(如重力和離心力)。
? 強(qiáng)迫位移。
? 溫度載荷(對(duì)于溫度應(yīng)變)。
? 能流(對(duì)于核能膨脹)。
1、結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用領(lǐng)域：機(jī)械結(jié)構(gòu)，例如：活塞、連桿；土木工程結(jié)構(gòu)，例如：橋梁、建筑；軍事，例如：船體；航空，例如：機(jī)身；合力叉車，例如：車架、前橋等。
2、結(jié)構(gòu)分析的類型：
靜力分析：求解靜態(tài)載荷下的應(yīng)力和變形。線性和非線性。非線性包括塑性、應(yīng)力剛化、大變形、大應(yīng)變、超彈性、接觸和蠕變分析等。
模態(tài)分析(頻率域)：計(jì)算自然頻率和固有振型。多種求解方法。
諧響應(yīng)分析：計(jì)算對(duì)正弦輸入的響應(yīng)。
瞬態(tài)動(dòng)力分析：計(jì)算對(duì)任意時(shí)變信號(hào)的響應(yīng)。
譜分析(頻率域)：模態(tài)分析的延伸。分析隨機(jī)振動(dòng)。
屈曲分析：線性和非線性。
顯式動(dòng)力分析：LS-DYNA
3、靜力分析既可以是線性的也可以是非線性的。非線性靜力分析包括所有的非線性類型：大變形、塑性、蠕變、應(yīng)力剛化、接觸(間隙)單元、超彈性單元等。
展開(kāi) 
ANSYS Workbench傳動(dòng)軸優(yōu)化靜力學(xué)仿真 ￥19.89
靜力學(xué)仿真概述</p><p>有限元分析根據(jù)結(jié)構(gòu)受到的載荷是否隨時(shí)間變化分為靜力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析。
ANSYS Workbench輪椅靜力學(xué)仿真 ￥19.89
</p><p>（3）高效的網(wǎng)格劃分能力：</p><p>對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實(shí)體模型，ANSYS Workbench提供了高效的網(wǎng)格劃分工具，能夠生成精細(xì)且平滑的網(wǎng)格。這確保了仿真分析的精確性，尤其是在處理具有復(fù)雜幾何形狀或邊界條件的結(jié)構(gòu)時(shí)。</p><p>（4）全面的計(jì)算分析功能：</p><p>ANSYS Workbench涵蓋了工程實(shí)踐中的絕大多數(shù)分析類型，包括結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、熱分析和電磁場(chǎng)分析等。這些功能使得工程師能夠?qū)Ω鞣N物理現(xiàn)象進(jìn)行全面的模擬和分析。</p><p>（5）材料屬性的自由定義：</p><p>與某些仿真軟件不同，ANSYS Workbench允許用戶自由定義材料屬性。當(dāng)材料庫(kù)中不存在特定材料時(shí)，工程師可以根據(jù)實(shí)際情況自定義材料參數(shù)，從而提高分析結(jié)果的精確度和實(shí)用性。</p><p>（6）用戶友好的操作界面和低入門(mén)難度：</p><p>ANSYS Workbench在Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行，擁有直觀明了的用戶界面，極大地方便了設(shè)計(jì)人員的操作。盡管有限元仿真分析的原理和技術(shù)要求較高，但ANSYS Workbench通過(guò)提供更加管理和用戶友好的方法，降低了軟件的使用難度。即使是對(duì)有限元仿真不熟悉的用戶，也能夠較容易地對(duì)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。</p><p><br></p><p>4.%2.%3 Ansys workbench具體運(yùn)行過(guò)程</p><p>ANSYS Workbench的仿真分析流程可以概括為以下四個(gè)主要步驟：</p><p>（1）前處理階段：</p><p>這一階段的核心任務(wù)是為仿真分析設(shè)定基礎(chǔ)。首先，需要確定分析類型，這可能包括靜力分析，用于評(píng)估結(jié)構(gòu)在恒定載荷下的行為，或模態(tài)分析，用于確定結(jié)構(gòu)的自然頻率和振型。接下來(lái)，選擇合適的單元類型是至關(guān)重要的，例如殼單元適用于薄壁結(jié)構(gòu)，而實(shí)體單元適用于三維實(shí)體。
展開(kāi) WELSIM對(duì)裝配體的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析教程
由于是靜力學(xué)分析，很多屬性只需要保持默認(rèn)設(shè)置即可。靜力學(xué)分析中，WELSIM目前支持4種邊界條件，分別是，約束，位移，力，和壓力。
這里我們添加約束和壓力兩個(gè)邊界條件。在約束邊界，在幾何圖形窗口選擇一個(gè)端面。如下：
對(duì)于壓力邊界條件，選擇裝配的另一端上的一個(gè)面，并給與1e6的壓力。
5. 求解設(shè)定與計(jì)算
在求解的設(shè)定上，如圖所示系統(tǒng)提供了不同的求解器，這里我們使用默認(rèn)的MUMPS求解器即可。
設(shè)置完成，點(diǎn)擊求解按鈕
即可完成計(jì)算。
6. 讀取結(jié)果并顯示
當(dāng)Output窗口提示求解完畢后，就可以查看結(jié)果了。目前結(jié)構(gòu)靜力分析提供了4種結(jié)果顯示，分別是變形，應(yīng)力，應(yīng)變，和反作用力。
點(diǎn)擊分別變形，應(yīng)力，和反作用節(jié)點(diǎn)，加入3個(gè)不同的結(jié)果顯示節(jié)點(diǎn)。在每個(gè)結(jié)果節(jié)點(diǎn)上點(diǎn)擊讀取顯示按鈕
，雙擊，或者右鍵點(diǎn)擊都可以讀取顯示結(jié)果了。
如果想顯示網(wǎng)格，可以點(diǎn)擊Graphics的標(biāo)簽，并將Show Mesh的屬性設(shè)置為T(mén)rue，即可看到網(wǎng)格和結(jié)果云圖一起顯示出來(lái)了。
von-Mises應(yīng)力的結(jié)果顯示如下。用戶可以查看關(guān)鍵部位的最大應(yīng)力是否超過(guò)材料的許用應(yīng)力。并做相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。
固定端位置的反作用力，大小為5.075e7。
好了，一個(gè)裝配的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析就完成了，是不是很容易？有什么問(wèn)題和意見(jiàn)就給我們發(fā)信或留言吧。
展開(kāi) 機(jī)翼簡(jiǎn)易模型結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析與預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ￥20
載荷與約束
后處理
模態(tài)分析結(jié)果
火韋工作室為碩博團(tuán)隊(duì)，需要CAE有限元仿真技術(shù)服務(wù)聯(lián)系qq2386317960
也可以到以下鏈接咨詢：
CAE有限元仿真服務(wù)
matlab正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與軌跡規(guī)劃、
程序設(shè)計(jì)服務(wù)
仿真源文件見(jiàn)以下
復(fù)合材料機(jī)翼的靜力學(xué)仿真 ￥20
1.模型介紹：
修改飛機(jī)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)模型，定義層壓結(jié)構(gòu)的材料屬性和堆疊順序。然后，執(zhí)行靜態(tài)分析，使用Abaqus / Viewer可視化仿真結(jié)果。
方法教程來(lái)自于外網(wǎng)，附件是自己根據(jù)教程練習(xí)時(shí)建的cae模型，供參考。
主要內(nèi)容：
-定義復(fù)合層的材料屬性
-創(chuàng)建和修改鋪層
-定義堆疊方向
-使用可視化模塊在不同層上創(chuàng)建可視效果
【已更新】詳細(xì)步驟教程及模型在附件中（僅供參考，方法是關(guān)鍵）。簡(jiǎn)要步驟如下：
2.材料屬性：
3.定義鋪層：
蒙皮鋪層：
桁條鋪層：
此處更新（seat為4層，web為8層）
4.定義網(wǎng)格堆疊方向：
5.定義輸出：
6.后處理
展開(kāi) 多孔柔性鉸鏈靜力學(xué)分析仿真APP
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</figure>
</div><p>多孔柔性鉸鏈具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其內(nèi)部多孔的設(shè)計(jì)在保證一定柔性的同時(shí)，也使得應(yīng)力分布變得復(fù)雜。在實(shí)際工作中，多孔柔性鉸鏈會(huì)受到來(lái)自多個(gè)方向和不同大小的力的作用。例如，當(dāng)稱重傳感器承受外部載荷時(shí)，力會(huì)通過(guò)特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)傳遞到多孔柔性鉸鏈上，使其產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)以及拉伸等多種變形形式。這些變形不僅與外部載荷的大小和方向有關(guān)，還受到鉸鏈自身的材料特性、幾何形狀以及多孔結(jié)構(gòu)的分布和尺寸等因素的影響。</p><p><br></p><p>多孔柔性鉸鏈靜力學(xué)分析APP 聚焦于對(duì)多孔鉸鏈工作過(guò)程的靜力學(xué)分析。在進(jìn)行分析時(shí)，充分考慮了材料的各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)，如密度、彈性模量和泊松比，這些參數(shù)精確地反映了材料在受力時(shí)的彈性和塑性變形特性，為后續(xù)準(zhǔn)確計(jì)算應(yīng)力和位移奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)于鉸鏈的幾何形狀，包括整體的長(zhǎng)寬高尺寸、厚度等都進(jìn)行了詳細(xì)的建模和參數(shù)設(shè)置，確保能夠真實(shí)地模擬實(shí)際工作中的力學(xué)狀態(tài)。
展開(kāi) 元計(jì)算pFEPG有限元分析軟件彈托彈芯結(jié)構(gòu)接觸靜力學(xué)分析
1、問(wèn)題描述：
彈托彈芯結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱性，取總體的四分之一進(jìn)行分析，幾何模型如下圖所示。
共有兩種材料：外圍彈托為金屬鋁材料結(jié)構(gòu)，內(nèi)部彈芯為金屬鎢材料結(jié)構(gòu)，兩種材料結(jié)構(gòu)之間鋸齒狀嚙合緊密。
圖1 計(jì)算模型剖面圖 （單位：mm）
圖2 計(jì)算模型側(cè)視圖
2、材料參數(shù)：
只有兩種材料：鋁和鎢。
表1 材料參數(shù)取值
參 數(shù)
彈性模量E
泊松比
密 度
X向加速度
Y向加速度
Z向加速度
單 位
N/mm2
g/cm3
mm/s2
mm/s2
mm/s2
金屬鋁
1.03×107
0.33
2.7
0
0
0
金屬鎢
3.6×105
0.346
17.6
0
0
0
3、邊界條件：
由于結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱性，因此在四分之一剖切面處施加法向位移約束，另外在金屬鋁結(jié)構(gòu)外表面兩處位置（如下圖位移邊界條件所示中“黃色”面）施加沿軸向的位移約束邊界條件。
圖3 位移邊界條件
金屬鎢結(jié)構(gòu)沿軸向的頂面和底面，以及金屬鋁結(jié)構(gòu)外表面、金屬鎢結(jié)構(gòu)外表面的局部位置施加應(yīng)力邊界條件（如下圖應(yīng)力邊界條件所示中“藍(lán)色”面）。
圖4 應(yīng)力邊界條件
4、計(jì)算方案
設(shè)計(jì)了兩種計(jì)算方案，施加不同的應(yīng)力邊界。
展開(kāi) 
ANSYS或者ABAQUS靜力學(xué)仿真
有沒(méi)有ANSYS或者ABAQUS靜力學(xué)仿真的大神，求指教
【結(jié)構(gòu)仿真教程】6分鐘學(xué)會(huì)抽塵泵轉(zhuǎn)輪靜力與模態(tài)分析
一、案例背景
轉(zhuǎn)輪高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生離心力，不僅影響轉(zhuǎn)輪自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還關(guān)系到整機(jī)穩(wěn)定性。因此設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行靜力學(xué)分析，確保其強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，同時(shí)還要進(jìn)行模態(tài)分析，算出固有頻率，避免發(fā)生共振。
本案例需要的輸入文件和參數(shù)信息如下表：
圖1 幾何模型
二、導(dǎo)入幾何
a. 啟動(dòng)AIFEM 2024R1；
b. 在窗口左側(cè)點(diǎn)擊+新建方案， 自定義文件的保存路徑，并填寫(xiě)文件名“轉(zhuǎn)輪”，點(diǎn)擊保存
圖2 新建方案
c.點(diǎn)擊工具條上的幾何>導(dǎo)入，彈出“導(dǎo)入幾何”彈窗，選擇安裝目錄案例集文件夾下對(duì)應(yīng)的幾何文件Rotor.step，導(dǎo)入到新模型，模型名稱Rotor，點(diǎn)擊導(dǎo)入。
圖3 幾何導(dǎo)入
三、劃分網(wǎng)絡(luò)
a. 順著左側(cè)功能樹(shù)從上到下操作，就能完成整個(gè)設(shè)置。功能樹(shù)前有提示圖標(biāo)，紅色代表必須要設(shè)置，綠色空心代表可選擇設(shè)置，不設(shè)置也能求解，綠色對(duì)鉤代表已設(shè)置完成，且設(shè)置正確；
圖4 功能樹(shù)圖標(biāo)設(shè)置
b.點(diǎn)擊網(wǎng)格處的加號(hào)，選四面體網(wǎng)格，對(duì)象選擇整個(gè)模型。單元階次設(shè)為二階，提高求解精度。全局網(wǎng)格尺寸設(shè)為2mm，其余保持默認(rèn)，點(diǎn)擊生成。
圖5 網(wǎng)格劃分
四、材料選擇
a. 選擇材料。轉(zhuǎn)輪材料是鋼，點(diǎn)擊材料庫(kù)圖標(biāo)，選擇鋼，確定。
圖6 材料選擇
五、賦予屬性
a.點(diǎn)擊加號(hào)，固體屬性，對(duì)象選擇整個(gè)模型，下面材料已經(jīng)默認(rèn)選擇了我們剛從材料庫(kù)中指定的鋼，確定。
圖7 固體屬性
六、分析設(shè)定
a.
展開(kāi) 層架材料支架線性靜力學(xué)仿真（Structural analysis of a thick laminated support）
分析類型：前處理
3D模型：層架材料支架
算例概述：
一個(gè)完整的靜力學(xué)仿真分析，在支架底面加100Pa的壓力，四周墊圈固定，后處理中查看鋪層最大應(yīng)力包絡(luò)。
百度網(wǎng)盤(pán)：http://pan.baidu.com/s/1nv5yOmH
“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺(tái)｜Abaqus隱式靜力學(xué)分析
CAE是工業(yè)仿真領(lǐng)域重要分支之一，也是高性能計(jì)算的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一。本期選取CAE領(lǐng)域最常用的仿真軟件Abaqus，選擇基于Abaqus隱式求解的某型機(jī)翼受載的案例，我們來(lái)看下基于“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺(tái)”的Abaqus隱式求解計(jì)算，和其他仿真云平臺(tái)進(jìn)行效率對(duì)比如何。
Abaqus隱式求解能夠應(yīng)用于大多數(shù)的線性問(wèn)題以及部分的非線性問(wèn)題，包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析，因此廣泛的應(yīng)用于工程上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中強(qiáng)度、剛度校核。隱式分析利用迭代的方法進(jìn)行求解，使用Newton-Rapson的方法進(jìn)行迭代。因?yàn)椴捎玫姆椒?，且由于模型中可能涉及接觸或者材料的復(fù)雜性，可能較難收斂，從而導(dǎo)致大量的迭代，需要求解大量的線性方程組，因此對(duì)計(jì)算機(jī)有著較高的性能要求。
Abaqus隱式靜力學(xué)分析
模型介紹
使用隱式分析仿真模型為某型機(jī)翼受載的有限元模型，使用材料為某型鋁合金，模型網(wǎng)格單元數(shù)30萬(wàn)，均為殼體網(wǎng)格，殼體網(wǎng)格使用S4，計(jì)算迭代步長(zhǎng)70步。初始時(shí)間步為0.01，最小時(shí)間增量步為5E-06。
在機(jī)翼的一端施加固定約束,并在機(jī)翼內(nèi)部施加力矩載荷。由于模型不能完全公開(kāi)展示，因此對(duì)圖中部分區(qū)域進(jìn)行了模糊處理，下同。
仿真結(jié)果
計(jì)算完成后的應(yīng)力、位移云圖如下所示。
仿真云平臺(tái)對(duì)比
進(jìn)行Abaqus隱式求解分析時(shí),所使用的
“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺(tái)
（點(diǎn)擊了解詳情）與其他兩家仿真云平臺(tái)的硬件參數(shù)如下表所示。
展開(kāi) 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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