大變形數(shù)值模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
大變形數(shù)值模擬的視頻教程
***滯回曲線數(shù)值模擬大集合***（鋼筋混凝土柱壓彎滯回案例、滯回模擬之我見、滯回模擬數(shù)據(jù)分析）
本視頻首先向大家分享一個鋼筋混凝土柱低周往復(fù)模擬，適用于所有階段的同學(xué)，簡單明了，通俗易懂，上手輕松，必須是大通之法。 在與上百名同學(xué)的溝通中，我發(fā)現(xiàn)大家更多關(guān)注模擬結(jié)果是否與試驗結(jié)果是否吻合？我認為這是做數(shù)值模擬的最低境界，當(dāng)然，吻合良好是數(shù)值模擬準確的重要依據(jù)。本視頻，我想談一談我對滯回模擬的一些看法，說一說“調(diào)”模型(捏攏是什么！）的故事。
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大體積鋼筋混凝土多孔延期爆破損傷破壞數(shù)值模擬
采用LS-DYNA軟件，耦合鋼筋單元與混凝土單元，模擬鉆孔爆破條件下大體積鋼筋混凝土多孔延期爆破損傷破壞過程，揭示了大體積鋼筋混凝土的鉆孔爆破機理。附件包含：計算K文件。
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大變形數(shù)值模擬的實例教程
該例子放于我的視頻專欄內(nèi)，以視頻形式講解巖土工程大變形的數(shù)值模擬，視頻包含所有模型創(chuàng)建過程及邊界條件的處理，適合新手掌握CEL在Abaqus中的應(yīng)用；有CEL技術(shù)問題，歡迎大家一起探討
但是，其網(wǎng)格與材料獨立，不易準確跟蹤材料界面，難以引入與變形歷史相關(guān)的材料模型，且非線性對流項也會導(dǎo)致數(shù)值求解困難。</span></p><p><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法</strong><span style="color: rgb(0, 0, 0);">全稱是任意拉格朗日-歐拉方法，是一種綜合了拉格朗日和歐拉描述的計算方法，其計算網(wǎng)格可以獨立于物質(zhì)坐標系和空間坐標系運動，通過規(guī)定合適的網(wǎng)格運動形式可以準確地描述物體的移動界面，并維持單元的合理形狀。但是，類似于歐拉法，在ALE方法的控制方程中仍會出現(xiàn)對流項，使得系數(shù)矩陣不對稱，并可能得到振蕩解，需要進行相當(dāng)細致的數(shù)值處理。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">區(qū)別于上述的幾種有網(wǎng)格方法，極端變形問題的另一類解決方法是</span><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">無網(wǎng)格法</strong><span style="color: rgb(0, 0, 0);">，比較具有代表性的方法是</span><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">SPH粒子法</strong><span style="color: rgb(0, 0, 0);">，在很多CAE軟件中已經(jīng)具備。SPH方法的核心思想是將連續(xù)介質(zhì)離散為質(zhì)點（粒子）集合，每個粒子都帶有一定的物理量（如質(zhì)量、密度、速度等），通過計算這些粒子的相互作用，可以更新力學(xué)系統(tǒng)的運動狀態(tài)。相比傳統(tǒng)的有限元方法和有限體積方法，SPH方法適于處理自由表面流動和大變形問題，因為它不需要網(wǎng)格，可以自適應(yīng)地描述固體材料、流體物質(zhì)的大變形。
展開 問題描述：聚乙烯懸臂梁，左端固定，右端自由，懸臂梁的上、下兩個表面固定兩個PZT-4壓電體，在這兩個壓電體上輸入電載荷驅(qū)動懸臂梁變形。
文獻Haojiang Ding, Jian Liang： The fundamental solutions for transversely isotropic piezoelectricity and boundary element method給出了材料參數(shù)。極化方向為3方向，具體材料參數(shù)如下。
這些壓電材料的材料參數(shù)該如何輸入呢？我們知道壓電方程為
用Abaqus中的參數(shù)表示為
通過對比可以得到它們之間的關(guān)系，比如
其他就不在列舉。
最終計算結(jié)果如下
展開 Abaqus為用戶提供了多種本構(gòu)關(guān)系來模擬超彈性材料，這種材料具有高度非線性，當(dāng)Abaqus進行模擬時假設(shè)這種材料是具有彈性、各向同性，并且同時考慮幾何非線性效應(yīng)。與材料的剪切柔度相比，對于大多數(shù)類似橡膠的固體材料，其可壓縮性非常小，當(dāng)分析對象為平面應(yīng)力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個問題不值得關(guān)注。但是對于固體、平面應(yīng)變或者軸對稱問題卻不能忽略。對此，Abaqus/Standard提供了雜交單元來模擬超彈性材料中完全的不可壓縮行為。
橡膠材料力學(xué)性能的描述方法主要為兩類：一類是認為橡膠為連續(xù)介質(zhì)的現(xiàn)象學(xué)描述；另一類是基于熱力學(xué)統(tǒng)計的方法。基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的本構(gòu)模型主要有Polynomial、Reduce Polynomial、Ogden模型等，其中Mooney-Rivlin模型是 Polynomial的特殊形式，Neo-Hookean 模型是Reduce Polynomial的特殊形式。基于熱力學(xué)統(tǒng)計主要有Arruda-Boyce和Van der Waals等本構(gòu)模型。本文利用Abaqus模擬大變形的橡膠，具體步驟如下。
1、在Abaqus/CAE Sketch模塊中作出模型草圖，如圖1所示，然后在Part模塊中分別建立Push、Rubber、Base三個部件。其中Push為解析剛體，Base為離散剛體。
圖1 草圖
2、在Property模塊中定義橡膠的屬性，采用Mooney-Rivlin模型，參數(shù)如圖2所示，然后賦給Rubber部件。
圖2 橡膠參數(shù)設(shè)置
3、裝配，定義分析步，采用默認的場輸出和歷史輸出。為了保證剛開始能夠較容易收斂，設(shè)置分析步初始增量步為0.01，打開幾何非線性。
展開 圖12 二階Stokes波浪形狀
圖13 穩(wěn)定過后的波浪形狀
圖14 速度矢量圖
圖15 壓力云圖
從速度矢量圖中可以看出流體質(zhì)點環(huán)形運動，符合基本的物理現(xiàn)象，壓力隨水深呈梯度變化，同時可以看出數(shù)值水槽可以較好地模擬波面變化。論文不足的地方是：波峰應(yīng)隨水深變淺而逐漸變陡，但在Fluent中由于波浪衰減較快，波浪能量耗散較大，此現(xiàn)象不是很明顯。
圖16是利用Xflow模擬出的結(jié)果，由于相關(guān)參數(shù)和邊界條件設(shè)置大同小異，這里不再展示具體過程，此軟件與Fluent不同的是：它采用的計算方法是格子-玻爾茲曼方法，網(wǎng)格采用的是笛卡爾網(wǎng)格。可以看出Xflow模擬的效果更好，同時可以間接說明Fluent為了得到較好的穩(wěn)定性而使數(shù)值耗散比較嚴重。圖17是卷浪的局部放大圖，可以看出格子-玻爾茲曼方法在觀察某一質(zhì)點的細節(jié)運動時較Fluent具有明顯的優(yōu)勢。
圖16 Xflow中模擬的結(jié)果
圖17 粒子追蹤的卷浪效果
參考文獻
[1]高睿, 任冰. 波浪沿斜坡傳播的SPH數(shù)值模擬[C]// 中國海洋. 2009.
[2]游濤. 波浪在斜坡上的傳播破碎及沿岸流研究[D]. 天津大學(xué), 2004.
[3]安蒙華, 蔣勤, 張長寬. 波浪在斜坡堤上傳播的數(shù)值模擬[J]. 水運工程, 2014 (6):25-29.
[4]李勝忠. 基于FLUENT的二維數(shù)值波浪水槽研究[J]. 2013.
缺點：波浪的耗散很嚴重，試過降低粘性系數(shù)、改變模型和網(wǎng)格大小、更換邊界條件和湍流模型，最終還是沒有找到解決的好辦法。
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大變形數(shù)值模擬的最新內(nèi)容
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）
參考文獻《Large-deformation crystal plasticity simulation of microstructure and microtexture evolution through adaptive remeshing》
在我們進行大變形晶體塑性時，做到后期，最常見的“翻車點”不是本構(gòu)收斂性問題，而是網(wǎng)格畸變：單元被壓扁/拉長后，數(shù)值誤差會明顯放大，輕則結(jié)果不準，
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<p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">一、引言</strong></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">極端變形問題是一類</span><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">幾何、
LMFD（Lattice-based Multi-Fluids Dynamics）2.0是由中國科學(xué)院過程工程研究所EMMS團隊開發(fā)的一款面向多相流體系大規(guī)模數(shù)值模擬的科研和工程軟件。該軟件在原有版本的基礎(chǔ)上進行了全面升級，具備了更強大的功能和更友好的用戶體驗。
LMFD2.0軟件界面
集成求解器與前、后處理過程：LMFD2.0將求解器與前處理、后處理過程無縫集成在一起，用戶可以在一個平臺上完成從模型構(gòu)建到結(jié)果分析的全過程
Abaqus為用戶提供了多種本構(gòu)關(guān)系來模擬超彈性材料，這種材料具有高度非線性，當(dāng)Abaqus進行模擬時假設(shè)這種材料是具有彈性、各向同性，并且同時考慮幾何非線性效應(yīng)。與材料的剪切柔度相比，對于大多數(shù)類似橡膠的固體材料，其可壓縮性非常小，當(dāng)分析對象為平面應(yīng)力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個問題不值得關(guān)注。但是對于固體、平面應(yīng)變或者軸對稱問題卻不能忽略。對此，Abaqus
摘要
為對概念設(shè)計戰(zhàn)略大飛機且加裝預(yù)警雷達天線的氣動特性進行對比，采用CATIA軟件，設(shè)計一種戰(zhàn)略大飛機的3D幾何模型。基于計算流體力學(xué)(computational fluid dynamics，CFD)技術(shù)
comsol相場法模擬水池注水大變形
靜態(tài)模擬一種軟材料POE的單向拉伸，拉伸應(yīng)變希望到300%，但是總是在100%就失敗了。不知道哪里出了問題，有沒有高手幫幫忙。
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬
一、建模技術(shù)
地震工況下邊坡可能失穩(wěn)進而出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，為避免模擬滑坡時網(wǎng)格產(chǎn)生的畸變問題，采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)進行滑坡的大變形模擬；土體本構(gòu)采用摩爾庫倫模型；采用模型底部小范圍內(nèi)的周期性荷載模擬地震荷載。
二、模型及部分結(jié)果展示
圖1：藍色為邊坡
