軸對稱仿真的案例
非軸對稱的磁路仿真
軸對稱的磁路仿真可以通過Finemotor，SpeaD，F(xiàn)emm等專用的揚聲器行業(yè)軟件來完成。
如果要做非軸對稱的磁路仿真，就需要采用通用的有限元仿真軟件。目前用的比較多的是Ansoft Maxwell（屬于Ansys公司），以及COMSOL Multiphysics。 Ansys本身也有一個靜磁場求解模塊，不過功能較弱，用的較少。
Ansoft Maxwell
3維模擬需要先切開剖面，定義好電流流入和流出的截面。可以通過通入1A電流，計算線圈受力來得到Bl值。
Mawell可以同時兩種方式來計算線圈受力。一種是體積分得到的洛倫茲力，一種是有限元常用的虛功法。如果兩種方法計算得到的力接近，基本上可以認(rèn)為求解收斂。
對比2維計算，已增加鐵盆架模型，使求解更加精確。
Comsol Multiphysics
Comsol的大體操作思路和Ansoft Maxwell是一樣的，也需要將音圈切開，定義好電流流入邊界和流出邊界。
不過comsol沒法自動計算線圈受的洛倫茲力，需要自行定義一個曲線坐標(biāo)。
第一基矢為電流流線，第二基矢為線圈軸向，第三基矢為線圈法向。
更多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，請關(guān)注微信訂閱號：揚聲器系統(tǒng)設(shè)計與仿真
展開 【技術(shù)】軸對稱進(jìn)氣道-AIPOD仿真優(yōu)化
本次分享內(nèi)容為軸對稱可調(diào)進(jìn)氣道的參數(shù)化建模及仿真優(yōu)化，主要包括CAESES參數(shù)化建模、自動化仿真流程搭建、喉道方案AIPOD自動尋優(yōu)、完整進(jìn)氣道性能驗證四個部分，希望能在進(jìn)排氣設(shè)計方面為大家?guī)砀玫乃悸贰Ｒ訫3+軸對稱進(jìn)氣道設(shè)計為例（如圖1所示，案例來源于文獻(xiàn)《軸對稱變幾何進(jìn)氣道初步研究》），該進(jìn)氣道類型為混壓式，出口為亞聲速流動，對接亞燃沖壓發(fā)動機。中心錐可前后移動以適應(yīng)不同的飛行馬赫數(shù)。當(dāng)達(dá)到最高飛行馬赫數(shù)3.5時（如圖2所示），錐頂點形成的馬赫線剛好與唇口相交。考慮到是軸對稱流場，唇口又采用扇形壓縮面，無法直接通過氣動關(guān)系式換算得到最佳波系配置。因此，本文采用了參數(shù)化建模和仿真優(yōu)化相結(jié)合的方法，最終實現(xiàn)了基于總壓恢復(fù)系數(shù)的快速尋優(yōu)。
圖1 變幾何進(jìn)氣道物理模型（來源于文獻(xiàn)）
圖2 軸對稱進(jìn)氣道氣動原理
在混壓式進(jìn)氣道設(shè)計時，需考慮進(jìn)氣道的起動性能。在CFD計算時，如喉道面積過小或者背壓過大，都會因無法吸入指定流量引起進(jìn)口倒流，進(jìn)而導(dǎo)致計算發(fā)散，此狀態(tài)便無法得到計算結(jié)果。所以在設(shè)計優(yōu)化過程中，對方案的起動性能驗證提出了要求。待進(jìn)氣道能正常起動后，其出口總壓性能則跟喉道后的正激波位置息息相關(guān)，在擴張段中正激波越靠近喉道位置，進(jìn)氣道的出口總壓越高。在仿真計算時，需要逐漸調(diào)高進(jìn)氣道出口背壓，才能獲取接近臨界狀態(tài)的最高出口總壓性能。
展開 hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-2D軸對稱橡膠密封分析 ￥3
密封結(jié)構(gòu)為環(huán)形軸對稱，蓋板將黑色橡膠圈壓向底部的帶槽基座上，靠橡膠變形回彈與上蓋板和下基座之間的接觸壓力（密封應(yīng)力）來阻止流體穿過密封界面。蓋板和基座材質(zhì)都是結(jié)構(gòu)鋼，彈性模量為210000MPa，泊松比為0.3；橡膠圈材質(zhì)為邵氏硬度75度的EPDM橡膠。本文采用單位制為mm，N，t，s，MPa。
通過hypermesh建立有限元模型設(shè)置求解控制輸入到ANSYS進(jìn)行求解：
使用Femm進(jìn)行軸對稱磁路非線性仿真
Femm是一個免費的有限元軟件，可以進(jìn)行2維平面或2維軸對稱的電、磁、熱的有限元仿真分析。
通常會用femm做磁路的仿真，優(yōu)化磁路設(shè)計，或者計算Bl值。實際上femm的功能還有不少拓展的空間，可以求解Bl(X)、Le(x)等等磁路的非線性，短路環(huán)對Le（x）的影響等等。
其自帶了Lua腳本語言的輸入窗口和編譯器，可以直接執(zhí)行Lua命令。
或者也可以耦合Matlab、Mathematica、Octave（類似Matlab的免費軟件）
Femm軟件的幫助文件中有詳細(xì)講解如何進(jìn)行接口參數(shù)調(diào)用。Femm官網(wǎng)也有對應(yīng)的案例參考。
基于軸對稱模型的超彈性O(shè)型圈壓縮仿真 ￥5
基于軸對稱模型的超彈性O(shè)型圈壓縮仿真
1.基于Mooney-Rivlin的超彈性非線性材料模型
2.基于軸對稱2D模型生成3D模型大變形仿真
3.ANSYS Workbench 2025R1源文件
abaqus模擬平頂蓋鍋爐受內(nèi)壓（軸對稱問題） ￥19.89
總結(jié)</h1><p>本實驗對一個典型的軸對稱問題進(jìn)行了建模、分析計算，我知道了對于一些有對稱軸的問題，不僅是軸對稱、也可以是某一個對稱平面，可以利用對稱軸對問題進(jìn)行簡化，不僅可以簡化建模流程，還可以提高后處理的速度。</p><p>同時對比了兩種不同階數(shù)單元的計算結(jié)果，知道了使用縮減積分單元時的一些注意事項。了解了剪力自鎖和沙漏現(xiàn)象，知道了使用高階縮減積分單元或者完全積分單元可以減少剪力自鎖現(xiàn)象。</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p>
展開 第八章軸對稱問題的靜力分析
軸對稱問題的靜力分析典例
COMSOL二維軸對稱圓柱傳熱 ￥100
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軸對稱后體分離流動
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例介紹了流體流過軸對稱后體（比如船體尾部）流動分離現(xiàn)象。
計算域：后體長度1 m，最大半徑0.04556 m
物質(zhì)屬性：密度1 kg/m3，粘度1E-6kg/m-s
邊界條件：入口速度5.9 m/s
網(wǎng)格劃分
采用矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量為4950。
計算設(shè)置
本次計算為軸對稱穩(wěn)態(tài)湍流模擬。
物質(zhì)屬性
計算物質(zhì)設(shè)置為空氣，設(shè)置它的密度和粘性
湍流模型
設(shè)置湍流模型為SST k-omega
邊界條件
設(shè)置入口為速度入口
速度參數(shù)由profile文件導(dǎo)入，下載地址： https://pan.baidu.com/s/1z2cVXnTSJVOjVHtkasX6_g 密碼: cw2q
設(shè)置壓力出口
設(shè)置上側(cè)壁面為速度邊界
計算結(jié)果
計算域壓力場云圖
計算值與實驗值對比
沿壁面的壓力系數(shù)數(shù)值對比
參考文獻(xiàn)
T.T. Huang, N.C. Groves, “Propeller/stern boundary layer interaction on axisymmetric bodies: Theory and experiment”. David W. Taylor Naval Ship Research and Development Center Report. 76-0113. 1976.
展開 螺栓管道法蘭連接的軸對稱分析（Axisymmetric analysis of bolted pipe flange connections） ￥15
4.載荷和邊界條件
本例中采用的均是對稱模型進(jìn)行分析。材料力學(xué)的受力分析中假設(shè)對稱面上的變形均是滿足對稱結(jié)構(gòu)在對稱載荷下變形亦是對稱的原理。因此，在本例中，對稱面處節(jié)點應(yīng)施加對稱邊界條件（約束對稱面法向位移和兩個剪切方向的旋轉(zhuǎn)自由度）。在定義不同對稱面的邊界條件時需要考慮到引用多個坐標(biāo)系帶來的求解問題。
螺栓載荷采用bolt load載荷定義模塊施加，螺栓載荷的施加一般要考慮到過程中的收斂性，一般會定義較小的值逐漸增大到預(yù)緊力后再使螺栓保持固定長度以進(jìn)行后續(xù)分析。定義過程中需要選擇一個平面和參考軸施加（高版本abaqus可以基于part施加螺釘力）。
編輯
跳轉(zhuǎn)
附圖2 螺釘力定義過程
5.網(wǎng)格
本例的網(wǎng)格采用幫助文檔中的網(wǎng)格模型，但是使用hypermesh生成1/8模型以及網(wǎng)格節(jié)點的連接性進(jìn)行檢查，生成修復(fù)后的計算模型。
附圖3 1/16軸對稱模型網(wǎng)格
6.結(jié)果對比
圖4給出了兩種不同尺度對稱模型的分析結(jié)果，可以看出螺釘?shù)耐暾＃ㄓ覉D）較一半模型建模（左圖）的應(yīng)力分布更加均勻，這里的原因主要是邊界處的應(yīng)力集中造成的。
附圖4 1/16模型鏡像陣列完整應(yīng)力云圖&1/8模型陣列完整應(yīng)力云圖
7.多坐標(biāo)系邊界建模技巧
展開 LS-DYDN軸對稱模型分離問題!!!
我做了一個剛性球撞擊柔性面的模擬,我采用的是軸對稱單元屬性,當(dāng)然建立模型的時候，就建立了一半的模型,但是等到計算完畢,在LS-PREPOST里進(jìn)行云圖的動畫顯示的時候,當(dāng)球撞擊平面不久,球就在對稱軸處分開了,也就是說，球被分成了左右兩個半球,球具有了水平方向的位移和速度，但是我已經(jīng)把球的水平方向的位移和速度都約束住了,請教一下各位同人們這到底是什么毛病,怎么樣做才能使球正常下落撞擊平面并反彈,球不分開.先謝謝大家了,麻煩了解問題的高手們賜教!
AutoCAD圖形到COMSOL軸對稱模型的詳細(xì)解析 ￥5
圖4
一般而言，專業(yè)有限元軟件均以縱軸作為對稱軸，截面圖應(yīng)位于對稱軸右邊。
圖5
STAR CCM+軸對稱模型案例｜甲烷燃燒
算例采用二維軸對稱模型進(jìn)行計算，該二維軸對稱幾何由采用 7.2 mm 直徑噴嘴的主噴射器組成，燃燒體積比為 25% 甲烷和 75% 干燥空氣的預(yù)混氣體。
計算邊界如下圖所示。
螺栓連接的法蘭連接的軸對稱分析
由于截圖篇幅有限，需要翻譯的可以聯(lián)系我，制作不容易。
SolidWorks平面模型導(dǎo)入ABAQUS建立軸對稱模型
SolidWorks平面模型導(dǎo)入ABAQUS建立軸對稱模型
作為ABAQUS端，其軸對稱模型要求外部CAD輸入為平面區(qū)域的截面，并且要求所有截面圖形放置在對稱軸右邊。
SolidWorks曲面特征工具提供了平面區(qū)域建模能力，并且可以在一個零件文件建立多個平面區(qū)域，當(dāng)導(dǎo)入到ABAQUS時，可以作為多個零件的裝配進(jìn)行導(dǎo)入（而不需要每個平面域建立單個零件去一個一個的導(dǎo)入，從而節(jié)省大量時間，由于位置關(guān)系在SolidWorks確定，這樣導(dǎo)入ABAQUS也不需要做裝配操作）。
下面以某軸對稱模型作為實例，介紹在SolidWorks里的軸對稱截面建立過程以及導(dǎo)入ABAQUS的使用過程。
圖1，是某螺栓連接方案，欲對不同預(yù)緊力工況下的螺牙應(yīng)力進(jìn)行研究，以便選擇適當(dāng)?shù)穆菟ā⒙菽感阅艿燃墶榱撕喕癁?em>軸對稱模型，有限元模型中的螺紋槽采用環(huán)形槽近似而不是真實的螺旋槽，可先用軸對稱模型進(jìn)行初步評估后再采用真實螺紋模型進(jìn)行校驗。
圖1
一般而言，專業(yè)有限元軟件軸對稱模型默認(rèn)以縱軸作為對稱軸，截面圖應(yīng)位于對稱軸右邊（而SolidWorks自帶的Simulation有限元軟件沒有此限制）。
圖2
欲在SolidWorks中建立軸對稱模型，按照圖2，在對稱軸右邊繪制6個部分的封閉區(qū)域的截面草圖。上圖2中區(qū)域為螺栓、區(qū)域為螺母、區(qū)域為上部楔形墊、區(qū)域為上部被連接板、區(qū)域為下部被連接板、區(qū)域為下部楔形墊。注意，螺栓軸線與對稱軸重合。
（1）如圖3所示，在SolidWorks中建立草圖，可以有兩種方式：一是利用SolidWorks本身草圖工具繪制，其使用效率也是比較高的；二是從AutoCAD以及繪制好的圖形直接復(fù)制粘貼到SolidWorks草圖環(huán)境。
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