循環荷載分析的案例
反向循環荷載下十字形連接鋼架結構的分析
一 引言
國產自主有限元軟件iSolver在結構分析領域有著高精度和高可靠性，已經在許多工程案例中得到驗證。目前，已發布的案例大多集中在單一載荷作用下的結構分析，涉及的應用場景主要是靜力分析或單一的動態載荷。然而，在實際工程中，結構往往需要承受多種載荷的綜合作用。為進一步驗證iSolver在復雜荷載條件下的分析能力，本文將使用iSolver對十字形連接的鋼架結構進行反向循環載荷分析，并與Abaqus的計算結果進行對比，驗證其計算精度和穩定性。
二 算例描述
本算例研究的是一個十字形連接的鋼架結構，目標是計算該結構在一對反向循環載荷下的力學響應。反向循環荷載在許多實際工程中具有廣泛的應用，如橋梁、管道連接以及結構抗震分析等。十字形連接的鋼架結構在受到反向循環載荷時，其變形、應力和疲勞性能尤為關鍵。因此，準確預測其在這種荷載作用下的行為對工程設計具有重要意義。通過這一分析，我們不僅可以評估iSolver在復雜載荷下的表現，還能為今后的多荷載條件下的結構分析提供參考。
1導入準備好的幾何模型
圖1 導入幾何模型
2添加材料
點擊Module，選取Property，進入材料屬性設置模塊，點選菜單Material→Create，打開Create Material對話框，創建材料屬性，如下圖所示。
圖2 添加材料
在對話框中對材料屬性進行如下圖3所示的設置。點擊OK完成材料屬性的創建。
圖3 材料屬性
3添加單元屬性
然后繼續在Property模塊里點擊Section→Create Section按鈕，選擇Mechanical的Shell,Homogeneous。
展開 《基于 ＡＢＡＱＵＳ 的單向循環荷載簡支梁損傷分析》
摘要：為研究鋼 － 混凝土組合結構在循環荷載下的力學特性及損傷演化規律， 文章運用 ＡＢＡＱＵＳ 數值分析軟件， 通過 ＣＤＰ 損傷材料本構模型， 開展單向循環荷載下鋼 － 混凝土組合簡支梁的力學特性及損傷演化研究。結果表 明：鋼筋混凝土簡支梁在循環荷載作用下， 梁體各位置鋼筋應力集中程度不同， 并進一步揭示了梁體隨著循環荷 載次數的增大而產生不同的損傷特征， 為類似工程設計和施工提供參考及數據支撐。
關鍵詞：鋼筋混凝土梁；循環荷載；損傷；數值分析
鋼 － 混凝土組合結構具有建設成本低廉、 易于 實現建筑造型、 耐久性優良及便于維護的優點， 已 廣泛應用于工業與民用建筑、 隧道、 橋梁、 水利等 工程領域［１?４］ ， 該組合結構建筑施工特點表現為跨 越能力良好、 施工簡單、 工期短， 對設備的要求顯 著降低， 綜合經濟效益可觀。但在一般情況下， 設 計人員進行鋼 － 混凝土梁構建的設計時， 主要考慮 梁在彎矩、 扭轉和剪切等方面的工作性能， 而對梁 的循環受力損傷演化問題難以預先考量。因此， 鋼 － 混凝土梁的損傷演化問題構成了建筑使用期不可 忽視的安全隱患［５?７］ 。
學者們針對該問題開展了大量的室內試驗， 通 過試驗能夠獲得較為真實、 可行的相關參數及可靠 的評價， 但由于各類試驗（例如原位試驗、 足尺試 驗及室內試驗）對結構進行在內部力學行為分析及 損傷描述方面存在諸多困難， 故借助數值分析手段 對結構受力全過程進行觀察記錄、 克服試驗研究的 弊端［８?１１］ ， 是目前較為高效和經濟的研究手段。
展開 基于離散元循環荷載作用下的邊坡穩定性分析
文章信息
基于離散元循環荷載作用下的邊坡穩定性分析
朱厚影1，李學豐1，2*
（1.寧夏大學 物理與電子電氣工程學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏大學 固體力學研究所，寧夏 銀川 750021）
引用本文：朱厚影，李學豐.基于離散元循環荷載作用下的邊坡穩定性分析[J].寧夏工程技術，2023, 22(1)：12-17.
Dload循環荷載
大佬們，請教一個問題，模型z方向是80m，循環四次 ，分析步時長也改了4s，用DLoad子程序跑出來怎么只循環一次在3.5s到4s。這個是子程序的代碼，請問是不是do這里沒寫對，應該怎么改啊。
非對稱循環荷載下的高周疲勞壽命預測
1 提出疑問
現在將前文中-0.1~0.1的對稱循環荷載變成0~0.2的非對稱循環荷載，并且在做這個分析的時候，有個好人對你說：嘿，哥們兒，你需要開啟Goodman平均應力修正，否則會得到一個與實際偏差很大的結果。雖然還不知什么是平均應力修正，更不知道Goodman是啥，但是一定會做一件事兒：將一個模型在開啟它和不開啟它的結果進行對比。這就像在做有限元分析時，有人告訴你這個分析最好開啟大變形開關一樣，這對第一次接觸大變形這個概念的你來說是一個完全嶄新的概念，因此你一定會將它與你已經掌握的知識進行對比。比如下面這樣（本文材料與前文不一樣，因此結果不用進行對比）：
圖 1 一個簡單的實例對比
上圖是打開了Goodman應修復與未打開的結果，一個是34000次循環，一個是9690000次循環，差了200多倍。這個時候我們又會做一件事兒，趕緊把前文中對稱循環應力分析也打開Goodman，發現結果一致，然后我們就心安理得了。現在，對于非對稱循環荷載下，我們不得不提出疑惑：按照原始的方法計算的結果為什么與打開平均應力修復后的結果差這么大？平均應力修復到底是什么？Goodman又是啥？它是不是必要的？
2 流程梳理
圖 2 S-N疲勞壽命求解流程
這是S-N求解引擎的基本流程（前文的五框圖是疲勞分析的基本流程）。
展開 對稱循環荷載下的高周疲勞壽命預測
比如，點擊generate生成如下參數的曲線（默認是應力比為-1下的曲線，也即循環對稱疲勞曲線）
圖 8 自定義材料
則軟件會生成一個這樣子的S-N曲線（雙對數坐標下）：
圖 9 標準S-N曲線（log-log）
其中各參數按照如下進行計算：
圖 10 標準S-N曲線部分公式
其中的S1與S2根據所選的材料類型不同，如果是ferrous（鐵）的話，計算公式如下：
按照上述公式，軟件給我們生成的S-N曲線如下：
圖 11 自定義的S-N曲線
當然，提供的公式只能說是S-N曲線的一種標準公式，根據材料性質的不同，我們可以選擇不同的S-N曲線生成規則。相較于通過查詢手冊上S-N曲線，這種方式顯然會帶來一定的誤差，不過既然是普遍采用的公式，說明對于高周疲勞的預測還是適用的，本文暫時不深究。賦予完成之后如下：
圖 12 完成材料映射
4.3 載荷映射（load mapping）
圖 13 載荷映射
材料S-N曲線賦予完成后，進入載荷的賦予，首先在載荷類型中選擇恒幅，說明加載曲線類似于正弦函數，最大值與最小值不隨時間變化，保持恒定，如果最小值/最大值=-1也就是本例中的循環對稱荷載，屬于恒幅荷載的特殊形式（注意到S-N曲線一般也是通過循環對稱荷載測得的）。如圖，選擇默認情況下最大值為1倍的靜力載荷，最小值為-1倍的靜力載荷，也即標準的循環對稱且幅值為1倍載荷值的加載，這里與本例需求相同，不需要更改。
4.4 分析參數調整
圖 14 分析參數調整
上面有三個比較重要的參數，從上到下依次是損傷計算方法，應力組合方法以及平均應力修正方法，本文先不對此進行說明，后續文章需要更改的時候再具體說明。
4.5 后處理模塊
由于分析時連續完成的，因此最好在求解前就設置好。
展開 基于循環荷載下的變截面箱式橋梁的數值模擬研究
基于循環荷載下的變截面箱式橋梁的數值模擬研究.pptx
基于循環荷載下的變截面箱式橋梁的數值模擬研究
0 背景
目前我國在橋梁的整體建設中，箱式變截面橋梁成為橋梁建造的最優選擇之一，但是在橋梁的使用過程中，車輛行駛過程中產生的荷載以及橋梁自重將會對橋梁以及橋墩連接處產生相應的剪切滑移以及相應力學特性的改變。本文利用ABAQUS對處于循環載荷以及均布載荷情況下的橋梁橋墩情況進行數值模擬及力學分析。對其內部鋼筋結構與骨架強度進行準確展示。探討了不同時間步下的橋梁物理力學性質的變化情況。在模擬過程當中，水平荷載采用位移加載控制，柱頂施加豎向均布荷載。
展開 鋼框架塔結構在水平循環荷載下會怎樣？ABAQUS告訴你驚人真相
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展開 USDFLD子程序實現循環荷載作用下土體的剛度弱化
哪位大佬用USDFLD子程序編寫過循環荷載土體剛度弱化
鋼框架塔結構在水平循環荷載下會怎樣？ABAQUS告訴你驚人真相
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展開 ANSYS workbench 循環對稱壓力容器靜力分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力容器的三維模型處理
2、學習線性靜結構分析步的建立
3、學習壓力容器分析的載荷施加
4、學習壓力容器對稱循環約束的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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基于循環譜的隱蔽通信性能分析
對DSSS信號和隨機跳碼擴頻信號的二階循環平穩特性進行了理論分析，并通過仿真證明了循環平穩特性可用于隱蔽通信波形循環譜分析。首先，理論分析揭示DSSS信號的循環譜在與數據符號速率和碼片速率相關的循環頻率上，具有由信號的循環平穩性所產生的一系列特征峰值；然而，在隨機跳碼直擴信號中，擴頻碼帶來的循環平穩性被破壞，導致其循環譜僅在與碼片速率相關的循環頻率上存在特征峰值；最后，利用循環平穩特性，結合判決門限進行隱蔽信號檢測的仿真和分析。
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主要內容
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1
隱蔽波形設計
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為了有效地應對各類非合作信號截獲技術，本文研究了隱蔽通信波形設計方法，采用大信號掩蓋技術和跳碼擴頻技術，其中大信號的“大”是指具有強功率直擴星座映射特征，該信號由直接序列擴頻方式產生，將隱蔽信號與大信號疊加獲得輸出的隱蔽通信波形。
展開 高級仿真－－循環對稱分析
1.如圖所示，取一基本區域作為分析對象
2.進入fem環境，劃分網格。
首先，設置網格匹配：2d dependent mesh,具體設置如圖所示
注意：Type:Symmetric
3.劃分主面2d網格
4.劃分從面2d網格
5.可看到主面和從面上節點的個數和位置是對應的
6.劃分體，用tet10單元
7.設置材料屬性，這些不詳述，材料為鋁
8.進入sim環境
9.點 automatic coupling，具體設置如圖所示
這步的目的主要是設置從而的節點的位移與主面上節點的位移保持一致
10.施加邊界條件：
約束主面的節點第二自由度為0，即旋轉自由度為0
循環對稱結構模態分析
對于葉輪機，螺旋槳，電機等這一類具有循環對稱結構的機械來說，其建模分析應充分利用此類結構的特點—重復性和軸對稱性，只需通過對基本扇區的建模分析并對結果加以擴展即可得到整體結構的結果。對于模型復雜、扇區較多的結構利用循環對稱分析可以極大的降低計算規模，減少求解時間。
1.基本理論
通常結構的動力學基本模型可以表示為：
式中M、C、K分別為結構的質量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣。
U代表各節點的位移，f為結構的外力。
結構的循環對稱邊界條件可表示為：
ua，ub分別為低角度邊的基本扇區位移和復制扇區位移
Ua`，Ub`分別為高角度邊的基本扇區位移和復制扇區位移
k表示諧波指數，α為扇區角度，N為扇區數量。
2.算例模型
模型的基本參數如下表所示：
材料參數
幾何參數
彈性模量
2E11 Pa
扇區數量
18
泊松比
0.3
葉片長度
1 m
密度
8000 kg/m3
葉片厚度
0.05 m
算例模型及模型的對稱邊界區域如左圖所示，擴展后的模型如右圖：
在實際操作中需保證對稱邊界上幾何體的一致和網格節點的一一對應。設置好模型的邊界條件后還需要施加模型的轉速并先進行預應力求解，本例施加的轉速為1500r/min。最后再進行常規的模態分析。
3.結果分析
由于分析對象是循環對稱結構，所以最終模態結果是按照節徑數排列的。
展開 離散元對加固尾砂在干濕循環作用下的細觀力學分析
通過分析不同干濕循環次數下加固尾砂應力變化,發現相同次數下的加固尾砂與原狀尾砂相比,力學性能得到大幅提升,抵抗干濕循環作用能力更強,雖然加固尾砂的應力峰值在干濕循環作用下呈下降趨勢,但是在經歷7次循環后,其應力峰值依舊高于原狀未循環尾砂。
2.2 模擬分析
為了更好地了解干濕循環對加固尾砂微觀結構變換影響規律,在簡單物理實驗基礎上,結合離散元軟件PFC2D進行分析。根據真實尾砂試樣尺寸進行建模,尾砂加固體模型邊界尺寸為高 H=80.0 mm、寬B=39.1 mm,軟件會根據輸入的建模數據建立好模型邊界,并根據試樣面積、顆粒直徑和顆粒級配分布概率,在模型邊界均勻的隨機生成若干顆粒。在模型顆粒生成之后,賦予模型參數(見表2),施加膠結,生成模型和膠結如圖3所示。
圖3 尾砂模型
Fig.3 Tailings model
表2 模型建立參數
Table 2 Model establishment parameters
2.2.1 模型誤差分析
利用PFC2D調整不同參數,以此對經歷了不同循環次數加固尾砂進行三軸剪切試驗模擬,并得出各狀態下的應力峰值。并通過模擬得出的數據與實際三軸試驗數據相比較,以實際試驗數據為基準,得出數值模擬與實際試驗數據之間的誤差,如表3所示。模擬選用圍壓為100 kPa時的尾砂模型為主要研究對象。
表3 模型峰值應力及誤差
Table 3 Model peak stress and error
由表3所得與實際物理實驗所比較,其最大誤差為-1.21%,而大多數據偏差低于0.50%,數值模擬的峰值應力誤差較小。因此可以使用離散元PFC2D進行加固尾砂的三軸剪切模擬試驗。
展開 