大變形模擬的案例
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬 ￥70
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬
一、建模技術
地震工況下邊坡可能失穩進而出現滑坡現象，為避免模擬滑坡時網格產生的畸變問題，采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)進行滑坡的大變形模擬；土體本構采用摩爾庫倫模型；采用模型底部小范圍內的周期性荷載模擬地震荷載。
二、模型及部分結果展示
圖1：藍色為邊坡；紅色為空氣層
圖2：網格的劃分
圖3：賦予模型初始應力
圖4：土體達到地應力平衡時的應力分布
圖5：土體底部的地震荷載施加區域
圖6：所施加的周期性荷載（地震荷載）
圖7：邊坡因地震荷載產生的位移
圖8：地震波產生的區域
展開 ABAQUS CEL (例3) 巖土大變形的模擬
該例子放于我的視頻專欄內，以視頻形式講解巖土工程大變形的數值模擬，視頻包含所有模型創建過程及邊界條件的處理，適合新手掌握CEL在Abaqus中的應用；有CEL技術問題，歡迎大家一起探討
Abaqus模擬橡膠大變形/模擬橡膠彎曲
Abaqus為用戶提供了多種本構關系來模擬超彈性材料，這種材料具有高度非線性，當Abaqus進行模擬時假設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。與材料的剪切柔度相比，對于大多數類似橡膠的固體材料，其可壓縮性非常小，當分析對象為平面應力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個問題不值得關注。但是對于固體、平面應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。
橡膠材料力學性能的描述方法主要為兩類：一類是認為橡膠為連續介質的現象學描述；另一類是基于熱力學統計的方法。基于連續介質力學的本構模型主要有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。基于熱力學統計主要有Arruda-Boyce和Van der Waals等本構模型。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，參數如圖2所示，然后賦給Rubber部件。
圖2 橡膠參數設置
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，設置分析步初始增量步為0.01，打開幾何非線性。
展開 基于ABAQUS的CEL大變形仿真 ￥1
基于ABAQUS的CEL大變形模擬
1.幾何模型構建
2.材料參數定義
3.網格系統構建
坯料不進行網格劃分
4.求解設定如下
流固耦合分析只能采用顯示動力學分析
坯料刪除或抑制
應力云圖
等效塑性應變云圖
Abaqus大變形之SPH方法模擬分析Step by Step ￥3
Abaqus大變形之SPH方法模擬分析Step by Step-01-10.pdf
Abaqus模擬橡膠大變形
Abaqus為用戶提供了多種本構關系來模擬超彈性材料，這種材料具有高度非線性，當Abaqus進行模擬時假設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。與材料的剪切柔度相比，對于大多數類似橡膠的固體材料，其可壓縮性非常小，當分析對象為平面應力問題、殼、薄膜、梁、桁架、或者鋼筋等，這個問題不值得關注。但是對于固體、平面應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。
橡膠材料力學性能的描述方法主要為兩類：一類是認為橡膠為連續介質的現象學描述；另一類是基于熱力學統計的方法。基于連續介質力學的本構模型主要有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。基于熱力學統計主要有Arruda-Boyce和Van der Waals等本構模型。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，參數如圖2所示，然后賦給Rubber部件。
圖2 橡膠參數設置
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，設置分析步初始增量步為0.01，打開幾何非線性。
圖3 分析步定義
4、定義接觸對：Push下表面和橡膠表面，Base上表面和橡膠表面。
展開 顯式晶體塑性大變形模擬案例
顯式模擬的顯著優勢就是在大變形接觸方面，通過大變形測試顯式晶體塑性計算效率。共包含兩個案例。
案例一：包含1000個晶粒20萬單元在工程應變30%情況下，多晶變形模擬的結果。其中初始取向隨機，采用質量縮放加快求解效率，模擬采用經典的唯象模型，硬化基于Voce硬化定律（Vpsc應用的硬化）（可以考慮初始的高應變硬化以及后期的低應變硬化）。模擬材料為鎳基高溫合金，參數取自文獻。Voce硬化公式為
初始幾何模型根據Neper生成（晶體取向隨機），模型如下：
模擬計算時間如下（大約2小時）：
模擬結果如下:
應變分布情況
應力分布情況
變形之后取向分布
應力應變響應
案例二：包含500個晶粒10萬單元的小球沖擊模擬，檢驗程序在接觸方面的穩定性。
其中板使用晶粒模型，小球使用純彈性模型，并約束為剛體，通過給小球施加位移邊界，建立小球與板的沖擊。
幾何模型如下：
計算耗時30分鐘，模擬結果如下
應變分布情況
應力分布情況
可見在使用顯式晶體塑性模擬大變形和接觸問題時較為合適，可以避免收斂性問題，但使用質量縮放要注意動能和總能量比值在合理的范圍，模擬中檢測法線，相同參數情況下，顯式結果與隱式結果在變形達到50%工程應變時，兩者的分布幾乎一致。因此模型結果可以確認為合理。
展開 考慮GND的大變形冷軋模擬
4）宏觀驗證結果：模型能夠較好復現實驗宏觀響應，流動應力偏差小于 3%；平均軋制壓力實驗值約 1010 MPa，模擬值約 952.3 MPa。
推薦這個文章的的主要理由是該文章嘗試建立真實的三維雙相的冷軋模型，同時考慮了GND的引入，這種通常數值實現難度較大。作者提供的GND計算方式可以作為顯式GND計算的一個高效的引入方式：
使用作者提供的理論模型，構建相同的數值模型，模擬包含500個晶粒的316L模型，測試顯式GND引入的計算效率。
初始的計算模型如下所示：
軋制模型：
變形量為20%，整體包含500個晶粒，使用10萬C3D8R單元，整體計算時間為：34小時48分
變形后的結果如下圖所示
等效應力分布：
等效塑性應變分布：
幾何必須位錯密度分布：
統計儲存位錯密度分布：
可以看到和作者類似 的模擬趨勢，即GND分布于晶界相關，SSD分布主要是板材邊緣位置，同時SSD顯著高于GND是。
mp.weixin.qq.com/s/SHTZlugw2iBEqJ-6-jLc6g
展開 ABAQUS 單向拉伸大變形模擬
靜態模擬一種軟材料POE的單向拉伸，拉伸應變希望到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。
主動變形智能復合材料設計與變形模擬報告
主動變形智能復合材料
設計與變形模擬報告
主動變形智能復合材料
設計與變形模擬報告 ￥19.89
在通電條件下，MFC發生電能-機械能轉換，驅動結構復合材料發生變形。主動變形智能復合材料的變形能力與MFC的性能、結構復合材料的厚度、鋪層方向等因素有關。復合材料的優勢是其結構包括鋪層的可設計性，因此，需進行鋪層設計及變形模擬方面的工作，為后續實驗研究提供理論指導。
二、研究內容
本項目以復合材料層合板+MFC復合后的材料為研究對象，以復合材料層合板的力學性能、MFC的基本性能為輸入，以復合材料層合板+MFC復合后的材料最大彎曲角度為2°為目標，進行鋪層設計和變形仿真模擬。建立厚度、鋪層方式與變形角度的關系，篩選出優化的鋪層和厚度，為下一步進行縮比典型試驗件的設計和研制提供理論指導。
展開 晶體塑性模擬中的大變形網格重劃分
相關做法完美的集中到damask3.0版本里面，然而需要指出的是：DAMASK/譜方法更偏向規則網格與RVE范式，而工程里經常需要：任意幾何與復雜邊界（非周期、接觸、局部細化等），以及不同工藝路徑（多道次、換向、局部約束），Abaqus CPFEM（UMAT/VUMAT）在這些方面更“通用”，所以把“remesh + 狀態變量映射”做成一套工作流，就能把大變形晶體塑性更穩地推進到更高壓縮/更大應變階段。
因此結合作者提供的思路，嘗試把相關方法遷移到abaqus，并初步實現了理想的效果。
這里展示模擬的案例的效果，初始模型尺寸0.1*0.03mm的二維模型，并沿著RD方向壓縮40%.vs.20%（remesh）+20%使用簡單的唯象模型測試
初始模型如下圖所示：
壓縮20%后應力分布如下：
累計剪切滑移如下：
晶粒旋轉角度：
在20%變形后進入網格重劃分，重劃分后的變量傳遞：
累計剪切滑移分布如下：
晶粒旋轉角度如下圖：
可以看到所有相關變量良好的映射到規則網格上面。
接下來對比單次壓縮40%（左側）和20%remesh（右側）之后再壓縮20%的結果對比：
應力分布結果：
累計剪切滑移分布：
晶粒旋轉角度分布：
累計剪切滑移------應力曲線分布
重劃分后應力略低于不劃分單次壓縮的結果，其余結果網格重劃分和原始模型基本一致，驗證了作者提出方案的準確性。做成型和大變形相關內同可以參考文章進行對應的嘗試
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滑坡的三維大變形有限元模擬
滑坡的三維大變形有限元模擬
comsol相場法模擬水池注水大變形
comsol相場法模擬水池注水大變形
ABAQUS CEL (例4) 多層土的巖土大變形模擬
該例子放于我的視頻專欄內，以視頻形式講解在多層土情況下巖土的大變形問題，例如如何模擬每層土與結構之間的接觸，以及土層與土層之間的接觸問題，視頻包含完整Abaqus建模過程
Ls_dyna橡膠大變形模擬方法總結及案例 ￥15
圖3 超彈性橡膠，n=0
圖4 超彈性橡膠，n>0
應變能函數定義如下：
圖5 應變能函數
（2）*MAT_SIMPLIFIED_RUBBER/FOAM (*MAT_181)
該材料模型也可用于模擬橡膠變形行為。用戶沒有指定任何橡膠參數，如a、b或Cnn。相反，提供體積模量和試驗數據。該模型是為不可壓縮聚合物開發的，如果泊松比小于0.495，則該材料模型是一個很好的選擇。注意，曲線的拉伸和壓縮部分依一個和另一個，因此正確的測試數據對于使模型收斂至關重要。
圖6 *MAT_181
（3）*MAT_MOONEY_RIVLIN_RUBBER (*MAT_027)
該模型因其簡單而廣受歡迎，但在某些情況下可能會遇到不穩定和/或其他收斂問題，尤其是對于大變形存在收斂問題。
Mooney Rivlin模型是一個雙參數橡膠模型，見圖7。由于只有兩個參數（a和b）用于直接描述材料響應，因此響應曲線必須非常“像橡膠”，見圖1。如果由于某些原因或者由于其他原因，材料響應與一般橡膠響應曲線太不一樣，則此模型可能不是最佳選擇。還可以選擇使用sgl、sw、st和lcid將參數a和b擬合到測試曲線。Mooney Rivlin橡膠可以使用*Mat_077建模。
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