壓縮試驗(yàn)的案例
巖土-三軸壓縮試驗(yàn)
三軸壓縮試驗(yàn)適用于測(cè)定黏性土和砂性土的總抗剪強(qiáng)度參數(shù)和有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)。
2. 試驗(yàn)方法
室內(nèi)測(cè)定抗剪強(qiáng)度的方法一般有直接剪切試驗(yàn)、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)是三軸壓縮實(shí)驗(yàn)中的一種特殊情況。三軸壓縮試驗(yàn)與直接剪切試驗(yàn)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：能控制試樣排水條件，受力狀態(tài)明確，可以控制大小主應(yīng)力，剪切面不固定，能準(zhǔn)確地測(cè)定土的孔隙壓力及體積變化，由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，三軸壓縮試驗(yàn)得到廣泛發(fā)展以后，使抗剪強(qiáng)度的研究工作也獲得了很大的進(jìn)展。然而，三軸壓縮試驗(yàn)也存在一定的缺點(diǎn)：主應(yīng)力方向固定不變，試驗(yàn)在軸對(duì)稱情況下進(jìn)行，這些與工程實(shí)際情況有所不同。三軸剪切儀按試樣不同分為巖石三軸剪切儀和土的三軸剪切儀，土的三軸剪切儀按加荷方式不同又分為動(dòng)三軸儀和靜三軸儀，靜三軸剪切儀又分為應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式兩種。
展開(kāi) ASTM D6641復(fù)合材料壓縮試驗(yàn)方法分享
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開(kāi)始試驗(yàn)
將組裝好的夾具和試件放置于試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)對(duì)中良好的固定平臺(tái)和球形底座平臺(tái)間，用導(dǎo)線將應(yīng)變片與數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接。編輯試驗(yàn)方案，以1.3mm/min的速率對(duì)試件施加壓縮載荷直到試件破壞。
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試驗(yàn)結(jié)果的有效性分析
試驗(yàn)結(jié)束后，檢查試件并注意破壞類型和位置。對(duì)于有效的試驗(yàn)，試件最終的破壞應(yīng)發(fā)生在工作段內(nèi)，且端部在測(cè)試期間不會(huì)被壓碎，同種試驗(yàn)情況至少應(yīng)進(jìn)行5個(gè)試件的試驗(yàn)。
從本試驗(yàn)方法可以獲得試驗(yàn)方向的復(fù)合材料的壓縮性能數(shù)據(jù)：極限壓縮強(qiáng)度、極限壓縮應(yīng)變、彈性模量和壓縮泊松比。
展開(kāi) 巖石單軸壓縮試驗(yàn)數(shù)值模擬 ￥20
采用ls-dyna數(shù)值模擬軟件，對(duì)于巖石試件進(jìn)行單軸及三軸壓縮試驗(yàn)模擬，提供K文件及講解服務(wù)。案例為單軸壓縮，三軸試驗(yàn)可以進(jìn)行講解。
巖石單軸壓縮試驗(yàn)的近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬 ￥499
模型：常規(guī)態(tài)近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)
語(yǔ)言：Fortran
可實(shí)現(xiàn)完整多晶巖石或帶預(yù)制裂紋多晶巖石的單軸壓縮試驗(yàn)的數(shù)值模擬，可出應(yīng)力-應(yīng)變曲線、損傷等演化過(guò)程。
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LS-DYNA 模擬SHPB沖擊壓縮試驗(yàn) ￥15.9
對(duì)SHPB沖擊壓縮試驗(yàn)進(jìn)行模擬，利用ANSYS APDL 建立1/4模型，并利用LS-PrePost進(jìn)行k文件修改，給巖石試樣選擇HJC模型，定義接觸和失效準(zhǔn)則……
k文件如下
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【iSolver案例分享】鋁制易拉罐的單向壓縮試驗(yàn)
【iSolver案例分享】鋁制易拉罐的單向壓縮試驗(yàn)
一、模型背景
鋁制易拉罐的模型尺寸如圖一,壁厚為1mm,采用iSolver和Abaqus通用求解器分別求解該鋁制易拉罐在單向受壓情況下的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。
圖一
二、建模
模型采用的單位制為 噸、毫米、牛、秒。鋁的密度取為7.85t/m3,彈性模量為215GPa,泊松比為0.33。
建模時(shí)，為節(jié)約計(jì)算成本，充分利用易拉罐的軸對(duì)稱性建立四分之一模型。模型邊界條件如圖二。模型底部固定，頂部施加均布力，四分之一模型的兩個(gè)側(cè)橫截面為軸對(duì)稱邊界。
模型的網(wǎng)格劃分情況如圖三。
圖二
圖三
三、Abaqus結(jié)果
1) 易拉罐側(cè)面應(yīng)力分布圖
2) 易拉罐頂部應(yīng)力分布圖
3) 易拉罐底部應(yīng)力分布圖
4) 易拉罐頂面應(yīng)力分布圖
5) 易拉罐側(cè)面應(yīng)變分布圖
6) 易拉罐頂面應(yīng)變分布圖
四、iSolver計(jì)算
Abaqus計(jì)算以后會(huì)自動(dòng)生成inp文件。我們將inp文件導(dǎo)入到iSolver中進(jìn)行求解。導(dǎo)入方式如下所示。
展開(kāi) 【iSolver案例分享】開(kāi)口鋼管樁的單軸壓縮試驗(yàn)
【iSolver案例分享】開(kāi)口鋼管樁的單軸壓縮試驗(yàn)
一．模型背景：
該模型為開(kāi)口鋼管樁，該鋼管樁的尺寸為：外直徑2m, 壁厚0.05m, 樁長(zhǎng)9m。樁所用鋼為Q235鋼，采用彈塑性本構(gòu)模型，鋼材密度為7.85t/m3, 彈性模量為215e6KPa, 泊松比為0.28，屈服強(qiáng)度為235MPa, 屈服后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為理想彈塑性模型。由于開(kāi)口鋼管樁具有軸對(duì)稱性，故而只建立90度的模型，以降低計(jì)算成本。
圖一：所建90度的開(kāi)口鋼管樁
圖二：鋼材的參數(shù)設(shè)置
該模型的兩個(gè)側(cè)邊截面為軸對(duì)稱約束，樁底部固定，頂部受到均布荷載，壓強(qiáng)為4000KPa。
圖三：樁的邊界約束及荷載
模型的網(wǎng)格類型采用C3D8R，將壁厚分為了兩層。
圖四：模型的網(wǎng)格劃分
二．iSolver與Abaqus的結(jié)果對(duì)比
圖五：樁內(nèi)側(cè)應(yīng)力分布圖（上側(cè)：abaqus; 下側(cè)：iSolver）
圖六：樁內(nèi)側(cè)底部的應(yīng)力集中圖（上側(cè)：abaqus; 下側(cè)：iSolver）
圖七：樁外側(cè)應(yīng)力分布圖（上側(cè)：abaqus; 下側(cè)：iSolver）
圖八：樁外側(cè)底部的應(yīng)力集中圖（上側(cè)：abaqus; 下側(cè)：iSolver）
取樁外壁的應(yīng)力路徑（圖九）做樁的應(yīng)力、應(yīng)變及位移由樁頂部到樁底部的分布圖。
展開(kāi) 基于PFC2D的松砂和密砂的雙軸壓縮試驗(yàn)模擬 ￥14.9
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限時(shí)免費(fèi)：本算例的講解完整版本及命令流見(jiàn)以下鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/Ru_D1TUaYycmA5z7jgMQOQ
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松砂和密實(shí)砂在雙軸壓縮過(guò)程中的力學(xué)行為有所不同。
在PFC2D中，采用球顆粒模擬砂粒，視砂粒之間的不存在內(nèi)聚力作用，砂粒之間的接觸采用線性接觸模擬，分別生成松散和密實(shí)的模型，進(jìn)行雙軸壓縮試驗(yàn)，對(duì)比了其力學(xué)行為的差異。
為了獲得松散的試樣，球-球接觸使用的摩擦系數(shù)為0.3。在整個(gè)模擬過(guò)程中（樣本制備，各向同性壓實(shí)，雙軸壓縮），該值將保持不變。壁摩擦力設(shè)置為零，這樣在球面接觸中不會(huì)產(chǎn)生剪切力。無(wú)摩擦壁的使用減少了制備和壓縮階段的邊界效應(yīng)。
為了制備致密的樣品，將球形接觸時(shí)的摩擦力初始設(shè)置為零。在準(zhǔn)備階段和壓實(shí)階段之后，但在雙軸壓縮之前，將球形接觸的摩擦系數(shù)設(shè)置為0.3。
雙軸試驗(yàn)分兩個(gè)階段進(jìn)行：固結(jié)階段和雙軸壓縮階段。在各向同性固結(jié)階段，通過(guò)使用墻體的伺服功能，使試樣在規(guī)定的圍壓下達(dá)到平衡。之后在恒定側(cè)向應(yīng)力下進(jìn)行垂直方向的壓縮模擬。
最終的松砂模型和密砂模型的計(jì)算結(jié)果對(duì)比如下：
松砂和密砂試樣的豎向應(yīng)力應(yīng)變曲線如下，可看出，隨著豎向應(yīng)變的增長(zhǎng)，松砂試樣的應(yīng)力持續(xù)增長(zhǎng)，而密砂試樣隨著豎向應(yīng)變的增長(zhǎng)，豎向應(yīng)力先快速增長(zhǎng)后逐漸衰減，出現(xiàn)了明顯的波峰。
松砂試樣和密砂試樣的體應(yīng)變隨豎向應(yīng)變的對(duì)比結(jié)果如下圖所示，在雙軸壓縮過(guò)程中，松砂試樣體積持續(xù)減小，而密砂試樣在加載初期歷經(jīng)一個(gè)體積縮小過(guò)程后逐漸轉(zhuǎn)化為體積膨脹。
主要建模過(guò)程及代碼展示如下：
展開(kāi) 
往復(fù)壓縮機(jī)氣閥壓力脈動(dòng)及噪聲試驗(yàn)分析
因此，減小閥隙氣流壓力脈動(dòng)的強(qiáng)度對(duì)改善壓縮機(jī)
振動(dòng)及降噪具有重要意義。圖３所示為氣流壓力脈動(dòng)曲線，從圖中可以看出壓力ｐ隨曲柄轉(zhuǎn)角θ呈現(xiàn)周期性變化。
周期性壓力脈動(dòng)的強(qiáng)度可用壓力不均勻度δ表
示為
式中?。穑恚幔?、ｐｍｉｎ———?dú)忾y打開(kāi)后氣閥兩側(cè)瞬時(shí)壓力
的最大值和最小值，ＭＰａ
Δｐ———?dú)忾y流動(dòng)阻力損失
ｐ———吸排氣名義壓力
ｐ０———?dú)忾y流道內(nèi)的平均壓力
3 閥隙壓力脈動(dòng)及壓縮機(jī)噪聲試驗(yàn)
為了盡可能準(zhǔn)確的采集到吸、排氣腔及壓縮腔
內(nèi)氣體壓力脈動(dòng)信號(hào)，在氣缸頂隙處及缸頭吸排氣閥腔內(nèi)部開(kāi)設(shè)引壓孔設(shè)置壓力測(cè)點(diǎn)。在距離缸頭１ｍ處設(shè)置噪聲測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)距離地面高度與缸頭中心一致，采集壓縮機(jī)噪聲聲壓時(shí)域信號(hào)。
本文針對(duì)某微型往復(fù)式壓縮機(jī)用組合簧 片閥進(jìn)
行壓力脈動(dòng)和噪聲試驗(yàn)分析，試驗(yàn)中保持壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為１４６５ｒ／ｍｉｎ，吸氣壓力為１個(gè)大氣壓，排氣壓
力為４ｂａｒ，吸排氣閥片厚度及其它工況均保持不
變。通過(guò)改變閥隙通道幾何面積，控制流經(jīng)閥隙處的氣體流速和閥隙馬赫數(shù)，不同閥隙幾何通道面積下氣體流速及馬赫數(shù)如表１所示，分別對(duì)６組不同馬赫數(shù)下的氣閥進(jìn)行壓力脈動(dòng)和噪聲試驗(yàn)，其中１～３組為恒定吸氣馬赫數(shù)試驗(yàn)，４～６組為恒定排氣馬赫數(shù)試驗(yàn)。
展開(kāi) 壓縮試驗(yàn)模擬考慮的幾個(gè)問(wèn)題(本構(gòu)模型和NMD算法)
迄今為止，F(xiàn)LAC3D/3DEC已經(jīng)內(nèi)置了超過(guò)35種本構(gòu)模型，當(dāng)模擬一個(gè)問(wèn)題時(shí)，我們不可能試驗(yàn)所有的本構(gòu)模型。大多數(shù)情況下，總是從最簡(jiǎn)單的各向同性的彈性模型(Isotropic Elastic Model)入手。彈性模型(block zone cmodel assign elastic)只需要兩個(gè)材料參數(shù)：體積模量和剪切模量(block zone prop dens=0.0026 bulk=4000 shear=3000)，運(yùn)行速度最快。在解決全尺寸的邊值問(wèn)題之前使用彈性模型測(cè)試能夠?qū)δM的問(wèn)題呈現(xiàn)出一個(gè)big picture，粗略判斷出應(yīng)力集中的位置，了解模型的預(yù)期響應(yīng)，有助于重新定義網(wǎng)格的密度以及改變材料的本構(gòu)模型。
對(duì)于一般的彈塑性問(wèn)題，可以直接使用Mohr-Coulomb模型進(jìn)行測(cè)試。Mohr-Coulomb模型是塑性模型組(Plastic Model Group)里最簡(jiǎn)單的模型。輸入?yún)?shù)除了體積模量和剪切模量外，只需提供材料的密度，粘結(jié)力，內(nèi)摩擦角和抗拉強(qiáng)度即可。
block zone property density 2.5E3 bulk 1.19E10 shear 1.1E10 friction 44 cohesion 2.72E5 tension 2E5
下面的例子演示了一個(gè)由Mohr-Coulomb材料組成的壓縮試驗(yàn)。這個(gè)問(wèn)題的物理意義是模擬一個(gè)礦柱的屈服行為。
2 模擬步驟
(1) 幾何形狀。幾何形狀必須在一定程度上代表著真實(shí)的物理問(wèn)題，主要考慮以下幾個(gè)方面：[1] 模型應(yīng)加入多少細(xì)節(jié)(節(jié)理，斷層，層面等)來(lái)表示地質(zhì)結(jié)構(gòu)，或者是否使用離散斷裂網(wǎng)絡(luò)DFN表示隨機(jī)的巖體結(jié)構(gòu)；[2] 模型邊界的位置將如何影響模型結(jié)果？
展開(kāi) ABAQUS彈塑性分析的基本方法
例如，下面的語(yǔ)句定義了圖6-2所示的塑性材料數(shù)據(jù)（由鋼的單向壓縮試驗(yàn)而得到）
*Material, name = Material-1
*Elastic
21000, 0.3
*Plastic
418, 0
500. 0.01581
605. 0.02983
695. 0. 056
780, 0.095
829. 0.15
882. 0.25
908, 0.35
921, 0.45
932, 0.55
955, 0.65
988, 0.5
1040. 0.85
☆提示：關(guān)鍵詞*PLASTIC下面各個(gè)數(shù)據(jù)行中的塑性應(yīng)變必須按照遞增的順序排列，否則在運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下錯(cuò)誤信息：
ERROR： THE INDEPENDENT VARIABLES MUST BE ARRANGED IN ASCENDING ORDER"
☆提示：上例中的最大塑性應(yīng)變?yōu)?.85，相應(yīng)的真實(shí)應(yīng)力為1040MPa,其含義為：材料的應(yīng)力達(dá)到1040MP后，材料變?yōu)槔硐胨苄裕▓D6-2中的虛線部分）.即材料會(huì)持續(xù)變形，直到應(yīng)力降至小于或等于1040MPa，換言之，在理想塑性狀態(tài)下,應(yīng)力和應(yīng)變值不是一一對(duì)應(yīng)的。而這有可能會(huì)造成收斂問(wèn)題。因此，在設(shè)定關(guān)鍵詞*PLASTIC的塑性數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)盡可能讓其中最大的真實(shí)應(yīng)力和塑性應(yīng)變大于模型中可能出現(xiàn)的應(yīng)力應(yīng)變值。
☆提示：塑性應(yīng)變較小時(shí)，由單向拉伸試驗(yàn)和單向壓縮試驗(yàn)所得到的真實(shí)應(yīng)力-真實(shí)應(yīng)變關(guān)系曲線是基本一致的。當(dāng)塑性應(yīng)變很大時(shí)，單向拉伸試瞼中的試樣會(huì)出現(xiàn)縮頸.而単向壓縮試驗(yàn)中摩擦力的影響變大，試樣會(huì)出現(xiàn)鼓形，因此這兩種試驗(yàn)的結(jié)果在塑性應(yīng)變很大時(shí)都是不精確的.用戶應(yīng)該仔細(xì)考察大變形分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
在同一個(gè)模型中可以混合使用彈塑性材料和線彈性材料。
展開(kāi) 汽車壓縮機(jī)熱害問(wèn)題的CFD仿真優(yōu)化及試驗(yàn)驗(yàn)證
某車型進(jìn)行樣車熱害試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)排氣管周圍的壓縮機(jī)局部溫度顯著超出其最高耐溫，存在嚴(yán)重的熱害風(fēng)險(xiǎn)。為了排除壓縮機(jī)熱害風(fēng)險(xiǎn)，本文采用CFD方法,從熱輻射和空氣對(duì)流兩個(gè)角度，分析壓縮機(jī)熱害產(chǎn)生的原因，通過(guò)從改變前格柵開(kāi)口、改變冷卻風(fēng)扇，移動(dòng)壓縮機(jī)改變間距，增加并優(yōu)化排氣管隔熱罩形狀，改變排氣管隔熱罩材料這幾個(gè)措施，降低預(yù)催對(duì)壓縮機(jī)的熱輻射，改善壓縮機(jī)附近的空氣對(duì)流換熱情況。仿真結(jié)果顯示最終方案能夠使得壓縮機(jī)表面最高溫度降低約70℃，并且在最終的試驗(yàn)中，壓縮機(jī)表面溫度低于耐溫限值，成功解決了該車型的壓縮機(jī)熱害問(wèn)題。這種通過(guò)全面改善壓縮機(jī)周邊對(duì)流及輻射環(huán)境來(lái)解決熱害問(wèn)題的方法，對(duì)解決發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部件的熱保護(hù)問(wèn)題具有重要的借鑒意義。
汽車的壓縮機(jī)對(duì)汽車空調(diào)的制冷劑有壓縮和輸送的作用[1]，被譽(yù)為汽車空調(diào)的心臟。壓縮機(jī)內(nèi)部的密封橡膠圈和潤(rùn)滑油，在高溫環(huán)境下工作容易破壞，破壞后容易引起壓縮機(jī)的異響或拉缸，甚至造成壓縮機(jī)的磨損報(bào)廢，所以汽車壓縮機(jī)要避免出現(xiàn)熱害風(fēng)險(xiǎn)。汽車排氣管系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)溫度最高的部件，某些工況下能夠達(dá)到 600～800℃，這個(gè)高溫的表面會(huì)對(duì)周邊零部件產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射，同時(shí)會(huì)顯著加熱流經(jīng)周圍的空氣，進(jìn)而高溫的空氣會(huì)對(duì)下游產(chǎn)生明顯影響。
由于試驗(yàn)費(fèi)用和仿真精度等問(wèn)題國(guó)內(nèi)一般車企都采用仿真和試驗(yàn)相結(jié)合來(lái)解決和規(guī)避汽車零部件的熱害問(wèn)題。某車型進(jìn)行熱害試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)局部溫度超出其最高耐溫，存在嚴(yán)重的熱害風(fēng)險(xiǎn)。
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