大變形分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
大變形分析的視頻教程
ABAQUS橡膠網格大變形分析mapsolution功能的用法（三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形問題）
本課程的內容： 介紹map solution功能在大變形，非線性有限元分析中的基本原理。 插件導入ABAQUS教學（插件見附件），介紹網格建模插件的使用方法。 三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形有限元分析基本流程。 使用map solution功能復現三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形有限元分析。 拼合多個分析步的結果，解決力-位移曲線不連續問題，經驗總結。
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基于ABAQUS橡膠大變形分析
本視頻內容：橡膠大變形的基本分析流程。 應用場景： 高壓、超高壓橡膠密封性能，保壓能力測試。 橡膠大變形的分析過程。 如何讓通過幾何剖分提高網格質量。 往期精彩： HYMPERMESH直齒輪六面體網格的劃分 ABAQUS幾何清理及修復 HYMPERMESH與ABAQUS聯合（銷軸簡化梁單元） HYPERMESH中設置ABAQUS銷軸接觸設置
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ALE&CEL結構大變形分析
已完課，如有疑問歡迎底下留言~ Abaqus/Explicit顯式動力求解器經常拿來求解衝擊、跌落等動態問題，此類問題往往造成網格嚴重扭曲，進而導致結果精度降低，甚至中斷分析。ALE及CEL兩種網格技術經常被用來解決網格嚴重扭曲的問題，本系列教程將從理論到實操，帶領初學者掌握這兩種網格技術的要點及建模技巧。
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大變形分析的實例教程
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 25章
[Femap & Nastran培訓教程_25]大變形分析.part1.rar
[Femap & Nastran培訓教程_25]大變形分析.part2.rar
[Femap & Nastran培訓教程_25]大變形分析.part3.rar
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 加載100N，查看線性分析和大變形分析的應力和位移
加載200N，查看線性分析和大變形分析的應力和位移
加載500N，查看線性分析和大變形分析的應力和位移
結論
當變形為壁厚的20%，線性分析和大變形分析的位移結果是近似的。
當變形為壁厚的50%，線性分析和大變形分析的位移結果相差10%。
當變形為壁厚的100%，線性分析和大變形分析的位移結果相差30%。
大變形分析的位移結果總是小于線性分析。
建議
大變形分析需要迭代，所以計算量大。對于較大的模型，可能會影響求解效率。對于小模型，計算量小，線性分析和非線性分析的求解時間相差不大。
當結構承受的載荷較大，結構變形較大時，是否考慮大變形效應（幾何非線性分析），求解結果是不一樣的。如果很明確所分析問題是線性問題，可以不打開大變形選項。
如果對分析問題的幾何非線性屬性不確定，建議打開幾何非線性設置。
實際工作中，可以對比同一問題的線性分析結果和幾何非線性分析結果，這樣不僅可以得出正確的分析結果，也可以從對比中鑒別出該問題的幾何非線性程度。
展開 結構完整性評估和大變形分析
作者：胡少偉 著
出版社：黃河水利出版社
ISBN：7807340142
印次：1
紙張：膠版紙
出版日期：2006-1-1
字數：260000
版次：1
內容提要：
結構完整性評估和大變形分析一直是土木、機械和力學及其航空航天領域專家學者研究的重要課題。本書是作者通過多年研究工作在結構非破壞性評估和結構大變形計算分析方面 的簡略總結。書中首次把有限元線法引入斷裂力學，推導建立了斷裂有限元線法，用于結構的完整性分析和評估。全書分為四部分：第一部分（第一、二、三、四和五章）敘述了斷裂和有限元線法及其在機翼開裂分析中的應用以及與一階可靠性法相結合評估結構完整性方面的研究成果；第二部分（第六、七章）介紹了最新超聲波檢測結構疲勞裂縫技術以及定量非破壞性評估技術與概率可靠性方法相結合的應用情況；第三部分（第八、九、十、十一和十二章）詳細提供了兩種大變形理論在某發動機飛輪圓盤分析評估中的應用，給出了爆炸強度和開裂屈服的計算方法，并與其他軟件進行了分析對比；第四部分（第十三章）初步分析了材料不連續屈服特性對結構失穩和破壞的影響規律。
本書可供有關科研、設計和工程單位的科技工作者參考，也可作為高等院校土木、水利、力學及其機械類專業研究生的教學參考書。
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2.3 第二次轉換：真實曲線→有效曲線
在塑性大變形分析中，有效應力應變曲線采用等效應力的概念進行計算。對于單軸拉伸情況，有效應力與真實應力之間存在以下關系：
經過這兩次轉換得到的有效應力應變曲線，才能真正作為LS-Dyna等仿真軟件的輸入數據使用。
基于LS-DYNA的沙地翻滾仿真研究，通過耦合復雜接觸、材料非線性及大變形動力學分析，不僅能夠復現真實事故場景，還為汽車安全設計與法規開發提供了重要的理論支撐與工程依據。
無論是輪胎胎側的大變形分析，還是橡膠懸置的疲勞壽命預測，因為缺少這部分關鍵數據，許多設計往往被迫預留過多的余量以保證安全，或者在后期需要依賴更多實物樣品的反復測試來驗證。
這個問題，是制約許多高端橡膠部件實現仿真驅動設計、精準迭代的共性瓶頸。它首先是一個技術問題，但更深層地，是一個關于數據完備性和方法可靠性的基礎性問題。
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</figure><p class="ql-align-justify">考慮到焊球在溫循工況下的總應變較大，需要激活大變形分析開關
3.應變張量
與應力張量方向類似，其中需要同學們注意的是：
E適用于幾何線性分析
LE為對數應變，適用于大變形分析（開啟幾何非線性）
PE為塑性應變張量，用于描述不可恢復的變形
三、損傷相關
損傷在ABAQUS中應用廣泛，尤其是材料失效分析中。
1.
分析步
2個動態顯示分析步，Nlgeom大變形勾上打開，分析步時間分別為0.000428, 0.00012。其它默認。
接觸
坯料頂部和外側表面與剛性模具之間的接觸使用一個接觸對來模擬。坯料表面在模型中指定為一個表面定義。接觸表面之間的機械相互作用被假定為連續、粗糙的摩擦接觸。
智能網格技術與高性能計算
HEXMESH六面體網格自動生成：相比傳統四面體網格，計算精度提升30%-50%
自適應網格重劃分：在大變形分析中自動優化網格質量
分布式并行計算：支持千核級并行，計算速度提升顯著
GPU加速支持：利用顯卡并行計算能力進一步提升求解效率
4.
考慮GND的大變形冷軋模擬4個月前
參考文獻：《Rolling deformation mechanism of dual-phase NiTiNb shape memory alloy thin strip based on crystal plasticity finite element method》
該文章聚焦雙相 NiTiNb 形狀記憶合金薄帶在 20% 軋制壓下量下的微觀變形機制，作者用晶體塑性有限元（CPFEM）
因為它不僅涉及復雜的熱-機耦合，還離不開讓無數工程師頭禿的Fortran子程序（DFLUX），更別提移動熱源、生死單元技術，以及像攪拌摩擦焊（FSW） 這種涉及大變形的高階分析。
高斯熱源和雙橢球熱源怎么選？
DFLUX子程序里的坐標系怎么轉換？
幾十道焊縫的分析步，手動設置要累死人，怎么用Python自動化？
本文主要推導ABAQUS在幾何非線性（大變形）有限元分析中，用于計算單元切線剛度矩陣的算法。幾何非線性意味著需要考慮變形梯度、應力的客觀性以及應變與位移關系的高階項。總切線剛度矩陣通常由材料剛度矩陣和幾何剛度矩陣構成。附件是算法的研究報告及子程序測試情況。
