軸對稱分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
軸對稱分析的視頻教程
軸對稱分析的實例教程
一直懷疑abaqus在用三維模型和軸對稱模型分析同樣的東西的結果，
在動力分析時軸對稱結果非常不可靠，與現場實測相差10倍，
而三維比較接近現場實測結果。
為此建了個簡單的模型，用abaqus6.12做的，inp也附上，
大家一起探討一下。
直徑2m、高0.5m的圓柱體，彈性材料，彈性模量35E6Pa，泊松比0.35，柱頂面作用一個圓形荷載，1E6Pa，計算柱頂面中心點的最大位移。
分別用三維模型和軸對稱模型來模擬，結果見下面兩個圖，三維的頂面中性點位移1.026E-2，軸對稱1.151E-2。
inp.zip
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Abaqus 二維hashin失效模型案例（附inp）
展開 在ABAQUS中自動創建了6個零件實例，這樣就可以為每個零件實例劃分網格和賦予材料、建立零件之間的接觸關系，然后加載分析。
ABAQUS導入的面模型默認是在三維空間中，為了分析軸對稱模型，需要回到部件位置對每一個零件編輯，改為軸對稱模型。如圖7所示。
圖7
為了在螺栓上施加預緊力，需要在螺栓桿部適當位置進行一次切分。如圖8所示。
圖8
后面在ABAQUS中的操作都是ABAQUS使用者所熟悉的（賦予材料、建立接觸、添加約束、添加螺栓預緊力等），完善模型后進行分析，結果如圖9所示。
圖9
上述過程還是比較簡單的，ABAQUS使用者有的可能不熟悉SolidWorks的草圖繪制和特征工具的操作，SolidWorks是公認學習曲線非常平緩的軟件，簡單的摸索就能用起來。需要注意的是：要找到SolidWorks里的曲面工具欄；在ABAQUS中導入時注意，要進行接觸分析需要從裝配位置右鍵導入；還需注意默認導入時三維空間（的曲面），要進行平面或者軸對稱分析，需要回到部件位置對每一個部件修改為二維平面或軸對稱，以使得模型的空間維度是正確的。
展開 軸對稱問題的靜力分析典例
4.載荷和邊界條件
本例中采用的均是對稱模型進行分析。材料力學的受力分析中假設對稱面上的變形均是滿足對稱結構在對稱載荷下變形亦是對稱的原理。因此，在本例中，對稱面處節點應施加對稱邊界條件（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緊力后再使螺栓保持固定長度以進行后續分析。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）。
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附圖2 螺釘力定義過程
5.網格
本例的網格采用幫助文檔中的網格模型，但是使用hypermesh生成1/8模型以及網格節點的連接性進行檢查，生成修復后的計算模型。
附圖3 1/16軸對稱模型網格
6.結果對比
圖4給出了兩種不同尺度對稱模型的分析結果，可以看出螺釘的完整建模（右圖）較一半模型建模（左圖）的應力分布更加均勻，這里的原因主要是邊界處的應力集中造成的。
附圖4 1/16模型鏡像陣列完整應力云圖&1/8模型陣列完整應力云圖
7.多坐標系邊界建模技巧
展開 Abaqus有非常豐富的單元庫，其中就有軸對稱單元，比如CAX4（I/R/H/T），當一個回轉結構具有某種載荷對稱性時，可以用它將三維模型縮減為軸對稱模型來分析，能減少大量的內存和分析時間，而同樣的模型規模，3D實體單元要更耗費計算資源。
那么，回轉結構受到側向彎曲或軸向扭轉的載荷時，有沒有類似的單元可以用呢？
橡膠阻尼器的內摩擦生熱分析-節點溫度云圖
比如，假設上圖中的阻尼器不再是長方體，而是回轉體，且發生軸向扭曲變形，那么能不能用軸對稱單元來建模呢？
答案是可以的，在Abaqus的軸對稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標識的那種類型，能夠在分析時充分考慮回轉體的整體扭轉變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環形塊狀阻尼器的回轉截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節點軸對稱位移-溫度耦合單元。
這里的橡膠阻尼器材料本構采用的是超彈性模型，應變能描述形式為Neo Hooke，再結合時域黏彈性Prony參數與非彈性變形能耗散比，來計算阻尼器周期性扭轉過程中的材料內摩擦生熱。
阻尼器上、下兩個端面的節點分別使用位于回轉軸上的兩個參考點來耦合，固定下端面參考點，并在上端面參考點施加軸向的周期性扭角位移。
阻尼器的回轉結構與網格-單元
雖然建模時只考慮了回轉截面，但是帶扭曲的軸對稱單元可以將回轉體發生扭轉時的整體結構響應考慮在內，這是因為這種單元多了一個扭轉自由度5，拿本例中的位移-溫度耦合單元CGAX4T來說，該單元的節點具有1、2、5和11四個自由度。
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此示例還演示了如何應用軸對稱分析來簡化仿真過程。
【點擊下方查看案例視頻】
三維電磁感應加熱---感應加熱的激勵源為365000HZ的交流電，線圈電流密度為2.04e8A/m^2，線圈和管子的幾何模型如下圖所示：
鋼球的淬火---淬火是把鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后快速冷卻的一種熱處理工藝方法，下圖為鋼球溫度變化曲線：
二維靜態磁場分析---把螺線管制動器作為2D軸對稱模型進行分析，計算銜鐵部分螺線管制動器的運動部分
摘要
非傍軸衍射光束分束器的直接設計仍然是一個挑戰。由于衍射角度相當大，元件的特征尺寸與光的波長相近。因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準確，需要嚴格的技術。因此，在這個例子中，迭代傅里葉變換算法（IFTA）和薄元件近似（TEA）被用于衍射光學元件（DOE）的初步設計，并且之后使用傅里葉模式方法（FMM）也稱為嚴格耦合波分析（RCWA）進行嚴格的性能評估，包括在高度變化的情況下對優點函數變化的研究
設計任務
使用近軸近似的衍射1：7×7分束器的初步設計，通過嚴格分析，進一步優化零階均勻性和影響
直接設計非近軸衍射分束器仍然是一個挑戰。由于衍射角相當大，元件的特征尺寸與工作波長在相同的數量級上。因此，設計過程超出了近軸建模方法。因此，在這個例子中，迭代傅里葉變換算法
摘要
直接設計非近軸衍射分束器仍然是一個挑戰。由于衍射角相當大，元件的特征尺寸與工作波長在相同的數量級上。因此，設計過程超出了近軸建模方法。因此，在這個例子中，迭代傅里葉變換算法(IFTA)和薄元素近似(TEA)用于衍射元素的初始設計結構，和傅里葉模態方法(FMM)隨后應用于嚴格的性能評估。
設計任務
非近軸衍射分束器的設計與嚴格分析6個月前
直接設計非近軸衍射分束器仍然是很困難的。由于有相對較大的分束角，元件的特征尺寸一般等于或小于工作波長。因此，它通常超出近軸建模方法的范圍。在此示例中，將迭代傅里葉變換算法（IFTA）和薄元件近似（TEA）用于衍射元結構的初始設計，然后將傅里葉模態法（FMM）應用于嚴格的性能評估。
摘要
基于軸對稱模型的超彈性O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
高NA顯微鏡系統的離軸成像分析8個月前
摘要
成像系統的離軸PSF經常受到由應用的光學部件（例如顯微鏡系統）引入的像差的影響。因此，焦點并不像理想預期的那樣對偏移完全不變。
VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。該用例演示了具有不同橫向偏移距離的離軸物點的成像，來檢查像差的影響。
建模任務
建模技術的單平臺互操作性
光在系統中傳播時會遇到不同的組件并與之相互作用
摘要
成像系統的離軸PSF經常受到由應用的光學部件（例如顯微鏡系統）引入的像差的影響。因此，焦點并不像理想預期的那樣對偏移完全不變。
VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。該用例演示了具有不同橫向偏移距離的離軸物點的成像，來檢查像差的影響。
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、學習彎軸的三維模型處理
2、學習靜結構分析步的建立
3、學習彎軸疲勞分析的載荷施加
4、學習疲勞分析的設置
5、學習平均應力修正的設置
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 彎軸疲勞分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件
