軸向壓縮分析的案例
ABAQUS軸向壓縮顯示動(dòng)力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握顯示動(dòng)力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、理解顯示動(dòng)力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)軸向壓縮分析的相互關(guān)系的設(shè)置
5、了解顯示動(dòng)力學(xué)網(wǎng)格的劃分
6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對(duì)比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
本案例操完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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橡膠件軸向壓縮模擬
做了一個(gè)橡膠壓縮的分析。
要求：下部是橡膠件，上部是鋼板。橡膠高度1000mm,要求得到鋼板壓縮橡膠700mm時(shí)的反力和吸能。橡膠單元為C3D8H，鋼板C3D20，鋼板和橡膠之間為帶摩擦的接觸。
分析時(shí)遇到的問題：壓縮700mm不收斂，網(wǎng)格尺寸為20mm時(shí)壓縮到330mm就不再收斂，網(wǎng)格尺寸65mm時(shí)設(shè)定壓縮到550mm能收斂。
求教：還是想用細(xì)網(wǎng)格20mm到30mm的，如何能讓壓縮收斂？
附件中是inp文件
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Job-cone1000-4.rar
975101010.rar
橡膠壓縮前
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壓縮前
壓縮中...
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壓縮550mm后
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展開 ANSYS與材料力學(xué)之軸向拉伸和壓縮（三）
1.確定分析類型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類型為靜力學(xué)分析；
2.通過對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我們需要提取任意截面上的切應(yīng)力和正應(yīng)力，所以我們使用solid單元進(jìn)行計(jì)算。
Step1：
在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
首先，我們?cè)赟CDM中建立一個(gè)橫截面是邊長10mm的正方形，長度為100mm的長方體。建立完成以后，點(diǎn)擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進(jìn)入Workbench。
Step2：創(chuàng)建分析流程。
將Static Structural拖入Project Schematic，并與剛才導(dǎo)入的幾何建立聯(lián)系。雙擊Model進(jìn)入Mechanical。
Step3：
創(chuàng)建局部坐標(biāo)系。
我們想提取提取任意截面上的應(yīng)力，必須先創(chuàng)建好截面，然后把結(jié)果映射在截面上。而截面的創(chuàng)建，是依靠坐標(biāo)系的xy平面，所以在創(chuàng)建截面前，應(yīng)先創(chuàng)建合適的局部坐標(biāo)系。
展開 ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（七）
分析該結(jié)構(gòu)，它在題目所給條件下是平衡的，但仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，是有未約束的自由度的，計(jì)算過程中可能會(huì)因?yàn)閯傮w位移而報(bào)錯(cuò)，所以我們打開弱彈簧，防止產(chǎn)生剛體位移。點(diǎn)擊Analysis Settings，將Solver Controls中的Weak Springs設(shè)置為On，彈簧剛度設(shè)置為Program Controlled，開啟弱彈簧功能，然后求解。弱彈簧的具體使用方法及作用原理見本公眾號(hào)文章《ANSYS實(shí)用功能詳解（一）——弱彈簧》。
Step9：求解及后處理。
該例題我們主要計(jì)算A點(diǎn)和B點(diǎn)的位移。選擇Results→Deformation→Directional（如下圖一），在Details of Directional Deformation中，將Scope中的Geometry選擇為點(diǎn)A，Orientation設(shè)置為Y Axis，表示我們提取A點(diǎn)在Y方向上的位移，如下圖二所示。同樣的方法，插入點(diǎn)B的Directional Deformation。最后右擊Solution（A6），選擇Eevaluate All Results，提取結(jié)果。計(jì)算結(jié)果如下圖三。
筆者在
《
ANSYS實(shí)用功能詳解（一）——弱彈簧
》提到，若使用了弱彈簧，在求解完成以后，我們要插入一個(gè)Force Reaction的Probe，用來探測(cè)弱彈簧的支反力，以表征這個(gè)弱彈簧對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。提取了弱彈簧的支反力結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，弱彈簧產(chǎn)生的總體支反力僅為0.27N，可以忽略不計(jì)，所以，該結(jié)構(gòu)使用弱彈簧是沒有問題的。
展開 
ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（四）
如果做線彈性靜力學(xué)分析，且不考慮重力作用的話，定義了這兩個(gè)參數(shù)，就基本可以進(jìn)行計(jì)算了。下圖為WB中定義的線彈性材料，我們輸入楊氏模量和泊松比之后，體積模量和切變模量會(huì)自動(dòng)計(jì)算出來。
今天，我們將通過例題2-5，來研究該題的材料力學(xué)解法和ANSYS解法。
材料力學(xué)解法：
Step1：計(jì)算軸力
對(duì)該結(jié)構(gòu)受力如下圖所示：
Step2：計(jì)算變形
Step3：計(jì)算結(jié)點(diǎn)A的位移
計(jì)算結(jié)點(diǎn)A的位移，需要用到小變形假設(shè)。首先我們假想將兩桿在A點(diǎn)處拆開，并沿軸線分別增加△L1和△L2。但實(shí)際上變形后的兩根桿還是鉸接在一起的，滿足幾何相容條件。如下圖，以B、C為圓心，以兩桿伸長后的長度BA1、CA2為半徑作圓弧，其交點(diǎn)A''即為A點(diǎn)的新位置。AA''為A點(diǎn)的位移。由于變形微小，故可過A1、A2分別作1、2兩桿的垂線以代替圓弧，兩垂線交于A'，略去高階微量，可認(rèn)為AA'=AA''。由于桿系的對(duì)稱性，故A'與A必在同一鉛垂線上。
ANSYS解法：
Step1：創(chuàng)建分析流程
打開WB，將Static Structural模塊拖入Project Schematic，并將其重命名為例題2-5。
Step2：修改材料參數(shù)
例題中給定了材料的彈性模量為E=210GPa，我們需要在Engineering Data中添加彈性模量為E=210GPa的材料，否則計(jì)算時(shí)軟件會(huì)按照默認(rèn)的Structural Steel材料計(jì)算。
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LS-DYNA層合圓筒軸向壓縮有限元仿真
ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（五）
關(guān)注公眾號(hào)：“CAE之道”，享受專屬答疑服務(wù)，精彩文章不錯(cuò)過。
上篇文章，我們根據(jù)例題2-5，討論了通過軸力和變形，利用幾何關(guān)系，求出結(jié)點(diǎn)A的位移，計(jì)算結(jié)果和ANSYS計(jì)算的結(jié)果相差無幾。除此方法外，我們還可以用彈性體的功能原理來求解該題。
能量守恒定律我們中學(xué)就已經(jīng)學(xué)習(xí)過，能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其它物體，而能量的總量保持不變。本文所研究的能量，是拉壓桿內(nèi)的應(yīng)變能。
彈性體在外力作用下會(huì)發(fā)生變形，此時(shí)彈性體內(nèi)將積蓄能量。根據(jù)能量守恒定律，彈性體在變形過程中，積蓄的能量在數(shù)值上等于外力所做的功，這就是
彈性體的功能原理。由于彈性體內(nèi)積蓄的能量是隨著彈性變形的增減而改變，所以稱之為
應(yīng)變能，用
Vε表示。
如上圖，由于在彈性范圍內(nèi)，F(xiàn)的大小與△L成線性關(guān)系，所以F所做的功W即為F與△L軸圍成的三角形面積：
W=1/2*F*△L
根據(jù)彈性體的功能原理，
Vε=W=1/2*F*△L
外力F=軸力FN，所以，
Vε=W=1/2*FN*△L
根據(jù)胡克定律，
Vε=(FN^2*L)/2EA
我們根據(jù)推導(dǎo)出的應(yīng)變能公式，來求解例題2-5。
材料力學(xué)解法：
已知兩桿材料相同，橫截面、長度及受力均相等，所以，兩桿的應(yīng)變能也相等。根據(jù)推導(dǎo)出的應(yīng)變能計(jì)算公式，該結(jié)構(gòu)中總的應(yīng)變能為：
Vε=2*(FN^2*L)/2EA=
64.67J
根據(jù)彈性體的功能原理，載荷P做的功數(shù)值上等于結(jié)構(gòu)總的應(yīng)變能，即：
W=1/2*P*△A=Vε
△A=0.0012934m=1.2934mm
ANSYS解法：
該題的ANSYS解法，
展開 【iSolver案例分享60】薄壁板加固和內(nèi)置工字鋼梁的復(fù)合混凝土柱軸向壓縮模擬
這個(gè)軟件以結(jié)構(gòu)有限元分析為核心，具備自主化、高精度、專業(yè)化、全面性、開放性和可靠性等特色。
出于好奇和專業(yè)興趣，我決定嘗試一下iSolver。盡管網(wǎng)站上已經(jīng)有很多案例分享，但大多數(shù)都是針對(duì)單個(gè)零件的分析。我想進(jìn)一步探索一下，看看iSolver在處理包含多個(gè)零件的力學(xué)計(jì)算時(shí)表現(xiàn)如何。
接下來，就讓我?guī)Т蠹乙黄鹂纯磇Solver在多零件力學(xué)計(jì)算中的表現(xiàn)吧！
1模型介紹
在這個(gè)案例中，我選擇模擬一個(gè)包含薄壁板加固和內(nèi)置工字鋼梁的復(fù)合混凝土柱的軸向壓縮。混凝土柱和工字鋼梁被建模為實(shí)體單元，薄壁板則被建模為殼單元。通過對(duì)一個(gè)部件賦予不同的截面屬性，實(shí)現(xiàn)一個(gè)Part中包含混凝土和鋼兩種材料。使用tie功能將殼單元與實(shí)體單元耦合在一起，以確保加固效果和力學(xué)性能的真實(shí)模擬。通過此模型，可以在一成程度上評(píng)估iSolver在處理多材料、多零件復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的表現(xiàn)。
2模型設(shè)置
接下來，按順序逐步展示模型的具體設(shè)置。
Part：
加固板材料：
混凝土材料：
鋼材料：
分析步：
Tie約束：
載荷設(shè)置：
3結(jié)果對(duì)比
各種物理量結(jié)果云圖的特征大同小異，就不把所有的一一展示了。將UR、U、S作為典型進(jìn)行列舉。
其余更多結(jié)果的詳細(xì)對(duì)比統(tǒng)計(jì)于下表。可以看出，在各種物理量的計(jì)算結(jié)果中，Abaqus和iSolver完全吻合，誤差0%！
4總結(jié)
在技術(shù)鄰網(wǎng)站上，大家分享了許多基于iSolver的單零件案例，顯示出其計(jì)算結(jié)果與商業(yè)有限元軟件高度吻合。
展開 comsol固體力學(xué)中預(yù)壓縮梁的分析
在comsol中怎樣對(duì)一個(gè)未壓縮的梁進(jìn)行一定的軸向壓縮后，再分析它的力學(xué)性質(zhì)呢，是要進(jìn)行多步驟分析嗎
西南大學(xué)黃進(jìn)教授和甘霖副教授提出負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)化輕質(zhì)化生物基材料的普適性方法：軸向/徑向控比粘彈性壓縮多孔材料負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)化
PBS-NPR材料內(nèi)部的取向胞元結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了PBS-NPR壓縮性能均呈現(xiàn)各向異性，可以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ诓牧狭W(xué)性能的個(gè)性化需求。相對(duì)于PBS超臨界發(fā)泡材料, PBS-NPR材料的軸向壓縮模量增加了359%，徑向壓縮模量增加了68%，軸向部分壓縮模量比徑向部分壓縮模量高904%；同時(shí)，軸向部分屈服強(qiáng)度比PBS超臨界發(fā)泡材料高840%，徑向部分屈服強(qiáng)度比PBS超臨界發(fā)泡材料高191%。該結(jié)果表明，軸向與徑向控比粘彈性壓縮引起的負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)化實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)化PBS多孔材料的高力學(xué)性能。
這種軸向與徑向控比粘彈壓縮負(fù)使輕質(zhì)化生物基材料高性能化的方法，不僅大幅提升了輕質(zhì)化生物基材料的力學(xué)性能，同時(shí)避免了傳統(tǒng)化學(xué)或物理改性手段的帶來的制造成本與技術(shù)難度增加及相關(guān)不可控因素。相對(duì)傳統(tǒng)改性手段，這種負(fù)泊松比的力學(xué)性能補(bǔ)強(qiáng)方法更加簡(jiǎn)單高效且普適性更強(qiáng)，更有利于規(guī)模化制造，可促進(jìn)輕質(zhì)化生物基材料在生物傳感、醫(yī)療設(shè)備、汽車船舶（如圖1g）等領(lǐng)域取代傳統(tǒng)環(huán)境不友好的石油基材料。
西南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院博士研究生何毅是該成果的第一作者，西南大學(xué)黃進(jìn)教授和甘霖副教授是通訊作者。該成果得到了包括國家自然科學(xué)基金在內(nèi)的多項(xiàng)基金的資助。
論文鏈接:
https://doi.org/10.1021/acsapm.0c01232
展開 軸向磁通永磁同步電機(jī)仿真分析
軸向磁通永磁同步電機(jī)仿真分析
01
案例背景
軸向磁通永磁同步電機(jī)也稱盤式永磁電機(jī)，因其圓盤式的結(jié)構(gòu)，加大了磁場(chǎng)作用面積，使得效率更高，大多呈現(xiàn)直徑較大，軸向尺寸很薄的特點(diǎn)，應(yīng)用在電梯領(lǐng)域、商用車公交車領(lǐng)域、工程機(jī)械領(lǐng)域、發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域、增程器領(lǐng)域、軍工及航空航天領(lǐng)域等等。
02
案例功能特點(diǎn)
案例所屬物理場(chǎng)：電磁場(chǎng)INTESIM-Emag
案例驗(yàn)證功能：轉(zhuǎn)矩計(jì)算，三維運(yùn)動(dòng)控制及動(dòng)網(wǎng)格，永磁體充磁
分析類型：四面體單元
03
案例分析
幾何模型
INTESIM軟件自帶幾何建模功能，同時(shí)也支持外部模型導(dǎo)入，本案例采用導(dǎo)入外部電機(jī)模型的方法，仿真模型如下圖所示。
圖1 軸向磁通永磁同步電機(jī)幾何模型
材料參數(shù)
軸向磁通永磁同步電機(jī)材料包括銅、永磁體、硅鋼片等，各部件材料屬性如下表1所示：
表1 材料屬性表
Steel1008及50W470材料BH曲線如下：
圖2 Steel1008與50DW470 BH曲線
邊界及激勵(lì)
（1）磁通量平行邊界
電磁場(chǎng)分析需要建立空氣域，空氣域外表面施加磁通量平行邊界，如下圖藍(lán)色高亮所示。
圖3 磁通量平行邊界加載圖
（2）永磁體充磁方向定義
本案例永磁體為平行充磁，充磁方向定義如下圖箭頭所示，磁鋼交替充磁，當(dāng)前只展示部分磁鋼模型。
展開 
Moldex3D模流分析之壓縮成型模型專用的壓縮設(shè)定標(biāo)簽
(Stepwise)
流率多段設(shè)定-折線式(Polyline)
?最大壓縮力 (Maximum Compression Force)
考慮射出機(jī)臺(tái)規(guī)格和成型需求，設(shè)定最大壓縮力。與此有關(guān)的成型議題，諸如逃氣、機(jī)臺(tái)磨損、和重復(fù)成型等等，皆需在設(shè)定時(shí)納入考慮。
?壓縮力多段設(shè)定 (Compression Force Profile)
點(diǎn)擊壓縮力多段設(shè)定，以顯示多段設(shè)定接口。使用者可藉由不同因子間的關(guān)聯(lián)來設(shè)定壓縮力。用戶可以將壓縮速度 (Y) 切換為百分比 (%) 或?qū)?em>壓縮時(shí)間 (X) 切換為壓縮間距和行程（總間距 - 當(dāng)前間距）。
壓縮力設(shè)定窗口的配置和壓縮速度的一樣。關(guān)于更多設(shè)定提示，請(qǐng)參閱前述說明。在壓縮過程中，當(dāng)壓縮力到達(dá)多段設(shè)定的限制，壓縮力會(huì)維持在限制值直到壓縮時(shí)間結(jié)束。
>成型系統(tǒng)設(shè)定 (Molding System Setting)
輸入樹脂溫度、模溫、初始轉(zhuǎn)化率和預(yù)熱時(shí)間。注意：熱固型材料才需設(shè)定初始轉(zhuǎn)化率和預(yù)熱時(shí)間。
?樹脂溫度 (Resin Temperature)
設(shè)定樹脂溫度前，需仔細(xì)考慮材料特性。關(guān)于材料信息，可參閱材料精靈的材料內(nèi)容。
?模具溫度 (Mold Temperature)
模具溫度意指模座和塑件間的溫度邊界條件。程序會(huì)假設(shè)邊界溫度分布一致，而溫具溫度應(yīng)該會(huì)比最低水路溫度略高，否則將出現(xiàn)警告訊息提醒模具溫度定義不恰當(dāng)。
然而，若組別的分析順序設(shè)定一開始為冷卻分析先執(zhí)行，此冷卻分析執(zhí)行后的模具溫度將做為接下來的分析中所使用的模具溫度。注意模具溫度通常呈不均一分布。
?初始轉(zhuǎn)化率 (Initial Conversion)
此設(shè)定僅供熱固型材料使用。當(dāng)項(xiàng)目設(shè)定材料為熱固型材料，程序會(huì)自動(dòng)顯示初始轉(zhuǎn)化率設(shè)定方塊。建議維持默認(rèn)值。
展開 新能源汽車用軸向磁通電機(jī)設(shè)計(jì)與分析
新能源汽車用軸向磁通電機(jī)設(shè)計(jì)與分析！
本文研究的軸向磁通永磁同步電機(jī)用于純電動(dòng)客車，針對(duì)該電機(jī)的工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)指標(biāo)，從永磁電機(jī)定子、繞組、永磁體結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行分析，采用Ansys/Maxwell有限元分析軟件建立了該電機(jī)的三維有限元分析模型，對(duì)其電磁特性進(jìn)行了分析。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)制作出樣機(jī)，并進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：該電機(jī)的設(shè)計(jì)方案合理，電機(jī)各項(xiàng)性能滿足設(shè)計(jì)要求。
1 軸向磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)介紹
軸向磁通永磁同步電機(jī)因其具有軸向的磁通方向，從而決定了其結(jié)構(gòu)不同于普通的徑向電機(jī)，軸向磁通電機(jī)具有小體積、低噪音、高轉(zhuǎn)速、高功率密度、優(yōu)良的散熱性能等諸多優(yōu)點(diǎn)。軸向磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。
展開 桿的軸向振動(dòng)分析小結(jié)
特征值求解器（默認(rèn)求解器會(huì)出錯(cuò)），得到的固有頻率入下：
階次
1
2
3
4
5
頻率HZ
1297.2
3891.6
6484.3
9075.7
11665
（2）采用ANSYS進(jìn)行仿真分析：建模，單元選擇為link-2Dspar,賦予材料屬性和截面屬性，劃分網(wǎng)格，定義模態(tài)分析步（注意擴(kuò)展模態(tài)）默認(rèn)求解器，約束所有節(jié)點(diǎn)的Y向自由度，和非自由端節(jié)點(diǎn)的X向自由度，得到固有頻率：
階次
1
2
3
4
5
頻率HZ
1297.2
3891.9
6487.6
9084.9
11684
由上可知，兩種軟件分析的固有頻率值和理論固有頻率值相差不多，所以可以得出軟件分析的可靠，但要注意約束問題。
展開 Moldex3D模流分析之射出壓縮成型模型的壓縮設(shè)定標(biāo)簽
射出壓縮成型模型的壓縮設(shè)定頁簽 (Compression Tab for ICM)
加工精靈提供射出壓縮成型項(xiàng)目壓縮設(shè)定頁簽 (Compression tab)。頁簽分為四部分，涵蓋一般壓縮設(shè)定、壓縮起始切換點(diǎn) (Compression Switch)、壓縮速度(Compression Speed) 和壓縮力 (Compression Force)。
射出壓縮設(shè)定頁簽
>壓縮設(shè)定 (Compression Settings)
?壓縮間距 (Compression Gap)
射出壓縮成型過程中，模具會(huì)打開并保持一個(gè)間距供稍后壓縮移動(dòng)使用。依據(jù)設(shè)計(jì)，輸入間距數(shù)值。使用者也可以像壓縮成型項(xiàng)目的操作，在前處理階段即設(shè)定邊界條件來指定壓縮間距，該壓縮間距的數(shù)值會(huì)自動(dòng)顯示于此接口，并禁止修改。
?壓縮時(shí)間 (Compression Time)
壓縮持續(xù)的時(shí)間。在此輸入所需數(shù)值。在前一步驟的充填/保壓設(shè)定頁簽中，噴嘴是否于壓縮期間關(guān)閉，影響到程序計(jì)算依據(jù)。
噴嘴關(guān)閉：若欲于射出結(jié)束后，關(guān)閉噴嘴，則需勾選噴嘴關(guān)閉 (Nozzle is Shut off)，如下圖所示。此時(shí)，機(jī)臺(tái)不再進(jìn)料，壓縮結(jié)束后，機(jī)臺(tái)需保持模具在同一個(gè)狀態(tài)。
噴嘴不關(guān)閉：另一種情形則是不關(guān)閉噴嘴，則保壓作用持續(xù)，也就是機(jī)臺(tái)會(huì)持續(xù)射料。
因此壓縮時(shí)間僅用于定義壓縮期間，程序?qū)?huì)持續(xù)計(jì)算直至保壓時(shí)間結(jié)束。
>壓縮起始切換點(diǎn) (Compression Switch)
?依..開始壓縮 (Start compression by)
設(shè)定射出后何時(shí)開始壓縮。其依據(jù)方式有二種：充填時(shí)間和充填體積。點(diǎn)擊方塊旁的小箭頭，從下拉式選單中，選擇一種，并在相對(duì)應(yīng)的設(shè)定方塊中，輸入數(shù)值。
展開 