仿真力學試驗的案例
常規巖土力學試驗主應力組成分析與疲勞仿真驗證
摘 要：本研究通過數值計算和室內實驗仿真的方式開展了對常規巖土力學試驗主應力組成分析與疲勞荷載的研究。進行了常規巖土力學試驗的仿真，并得出了主應力分布特點。通過建立疲勞仿真計算模型，對試件進行疲勞仿真驗證，針對四組不同算例對試件的疲勞荷載進行模擬分析。通過研究得出不同主應力組合對試件的疲勞荷載有著一定影響。
關鍵詞：常規;試驗;疲勞;組成分析;主應力;巖土力學;
1 常規巖土力學仿真中的主應力分布特點
為實現對巖土力學試驗的仿真，開展研究前，引進Mohr-Coulomb（莫爾-庫倫強度理論）、Drucker-Prager(DP準則），將其作為參照，進行巖土材料在力學性能試驗中應力分布的研究[1]。
在此過程中，Mohr-Coulomb理論提出，材料發生破壞行為，大多屬于剪切破壞，在此種條件下，破壞面上存在剪應力，而對應的剪應力可以用法向應力函數表示，表達式如下：
式中：τf代表材料發生破壞時，破壞面上的剪應力；f（σ）代表法向應力函數。根據上述函數，可以確定巖土材料的莫爾破壞包絡線，如圖1所示。
圖1 巖土材料的莫爾破壞包絡線
圖1中，A、B代表破壞面的兩個莫爾圓；O1、O2代表兩個任意點莫爾圓半徑；M、N代表破壞面的垂直包絡線[2]。設定一個參數為巖土材料的屈服系數，將其表示為Q,Q的計算可以通過下述公式得到。
式中：Q代表屈服系數；O1代表任意點莫爾圓半徑；O1M代表圓心到包絡線距離。根據實際情況，應明確Q的取值在0～1之間，當計算后發現Q的值>1時，說明在此種條件下，巖土材料樣件已在法向應力作用下，達到了屈服破壞程度。
在上述內容的基礎上，參照DP準則，進行巖土材料屈服應力的分析，在此過程中，可以將巖土材料的樣件假設為一個三維模型，模型在三個方向的主應力構成三維應力空間[3]。
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工裝設計在制造前，需具備一定的剛強度指標，以滿足結構功能試驗。采用傳統的有限元仿真分析，雖然精度可以保證，但是時間較長，且需具備一定的專業能力。為了提高效率，可以采用 SimSolid 無網格進行仿真分析。
本文采用有限元仿真和 SimSolid 無網格對比分析，最后和試驗進行對標。
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一、背景
隨著產品結構力學性能測試的急劇增加，要求越來越嚴格，應用場景也在不斷更新。為了能滿足測試需求，針對不同測試要求需要設計不同配置的工裝，久而久之，工裝越來越多，成本也越來越高，且安裝操作也較繁瑣。面對有些大載荷工況（載荷≥2500N），公司配備的試驗設備無法滿足，只能委托其他試驗機構進行測試，這樣一來，試驗成本、工裝成本、人力成本等也隨之增加。
基于上述現狀，公司開發設計了一款大型通用工裝，結合公司新配置的設備，針對不同測試要求可選擇性搭配，且可滿足不同位置、不同角度、不同載荷大小（載荷最大可達10000N）的功能性測試。
測試工裝設計好后，在制造之前，需要驗證其剛強度性能，這類復雜工裝的有限元仿真驗證，要求仿真人員具備較專業的網格模型搭建能力，并且存在仿真時間長迭代慢的問題，所以探索了無網格快速仿真軟件，測試無網格結構仿真的精度和效率。
二、數據模型
大型通用工裝尺寸為2410mm×1710mm×1800mm，總重628kg，采用鋁合金和鈑金相結合的方式，如圖1所示：
圖1 大型通用工裝數據模型圖
如圖1所示，灰色部件為鋁合金材料，其余部件均為鈑金材料。
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一、背景
隨著產品結構力學性能測試的急劇增加，要求越來越嚴格，應用場景也在不斷更新。為了能滿足測試需求，針對不同測試要求需要設計不同配置的工裝，久而久之，工裝越來越多，成本也越來越高，且安裝操作也較繁瑣。面對有些大載荷工況（載荷≥2500N），公司配備的試驗設備無法滿足，只能委托其他試驗機構進行測試，這樣一來，試驗成本、工裝成本、人力成本等也隨之增加。
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展開 番木瓜摘取的接觸力學模型構建與試驗 附接觸力學文檔下載
結果和結論
樣本表面無明顯變形、壓痕與裂紋，夾持處果肉室溫靜置 24 h 后無明顯的顏色變化和傷痕，最大夾持力遠小于成熟番木瓜橫徑方向受壓彈性變形階段壓力極限值；質量和摘取扭轉力矩與橫徑、縱徑、果柄長度、果柄扭斷直徑有密切依存關系，質量多元線性回歸達極顯著水平，扭轉力矩多元線性回歸達顯著水平；依據接觸力學模型和回歸模型計算的理論夾持力與測量夾持力對比，測量夾持力均高于理論夾持力，兩者最大偏差小于20%，兩者在趨勢上具有較好一致性。摘取方案能穩定無損傷摘取番木瓜，摘取接觸力學模型具有正確性與實用性，可為番木瓜摘取末端執行機構設計與力度控制提供依據。
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展開 關于仿真的合理及準確性、試驗的真實客觀性，仿真or試驗？
其四，我認為仿真是一種研究、解決實際問題的科學手段，它有它的意義和價值，其與推崇通過試驗手段解決問題的思想兩者并不矛盾，相反，兩者應當是互為補充的關系。試驗條件的復雜性、試驗過程的不可逆性、試驗條件難以完全統一等客觀因素同樣使得試驗結果存在誤差。
其五，依據第四點，我認為做仿真之前，應當試驗先行，應當了解實際試驗中它的實現過程、方法與結果（如果結果可以通過試驗完成的話），在此基礎之上，將試驗過程抽離出來建模物理模型，對其邊界、接觸、約束進行合理假設，最后通過驗證性的試驗證明以上仿真模型基于此種假設簡化之下是合理的，那么這個仿真模型才可以說是準確的。所以，做仿真并不是建一個模型得出一堆花花綠綠的結果云圖就完事的。其背后依托的仍然是科學的理論知識，諸如有限單元法、四大力學（學機械的應該都有被其支配的恐懼吧）、微積分原理等。如果我們將這一塊做好，何嘗別人還會說你的仿真結果都是扯淡呢？
綜上，仿真與試驗應是相輔相成的，試驗做不到的可以通過仿真進行合理分析，仿真得出的結果也應當接受試驗的檢驗。兩者都是研究實際問題的一種科學手段。本人愚見，想要完美解決實際問題，將兩者融會貫通才是正道，貶低其中之一都是偏方。
展開 無人機力學可靠性試驗的核心價值與測試維度
振動試驗通過模擬不同頻率和幅值的振動環境，檢測無人機的結構是否會發生共振、疲勞損傷或部件松動。
沖擊試驗
沖擊試驗主要模擬無人機在起飛、著陸或突發氣流中受到的瞬時沖擊。通過該試驗，可以評估無人機的抗沖擊能力以及關鍵部件（如電池、傳感器等）的牢固性。
加速度試驗
加速度試驗用于檢驗無人機在高速飛行或急轉彎時的結構強度。通過施加不同方向的加速度載荷，驗證無人機機體和連接部件是否能夠承受極端飛行狀態下的力學負荷。
疲勞試驗
無人機在長期使用中會經歷反復的力學載荷，可能導致材料疲勞和結構損傷。疲勞試驗通過模擬長時間、循環加載的條件，評估無人機的使用壽命和耐久性。
環境力學試驗
除了常規力學測試，無人機還需接受高低溫、濕熱等環境條件下的力學性能測試，以確保其在各種氣候環境中的可靠性。
試驗設備與技術
力學可靠性試驗需要高精度的測試設備和專業的技術支持。通常，試驗會使用振動臺、沖擊試驗機、加速度測試系統等設備，結合傳感器和數據采集系統，實時監測無人機的力學響應。通過分析試驗數據，工程師可以發現設計缺陷，優化產品結構，從而提升無人機的整體性能。
無論是消費級無人機還是工業級無人機，力學可靠性都是其核心競爭力的關鍵組成部分。選擇專業的測試合作伙伴，是企業提升產品質量、拓展應用場景的重要保障。北京沃華慧通測控技術有限公司將持續以更智能的測試解決方案與服務，助力無人機行業筑牢安全防線，邁向高質量發展新階段。
展開 【論文解讀】焊點力學模型失效參數獲取試驗-碰撞安全
不同的載荷類型選用對應試驗方式，通過十字拉伸試驗獲得焊點的軸向最大失效力，一字剪切試驗獲得焊點的切向最大失效力，折邊剝離試驗獲得最大剝離彎矩，扭轉試驗獲得最大平面扭矩，各試驗方式如圖2 所示。本文中選取1. 6mm 厚的U1500 熱成型鋼板與1. 0mm 厚的B250P1 的搭接組合作為失效判據有效性的研究對象，根據不同的工況對該搭接組合進行力學性能試驗，所獲得的焊點失效參數如表1所示。
圖2 焊點力學性能試驗
通過在CAE 模型中對焊點添加失效判據，解決了汽車碰撞有限元模擬中難以準確預測焊點失效的問題。基于焊點力學性能試驗獲取的焊點失效參數建立焊點失效判據; 通過多焊點部件的仿真與試驗對比，驗證了焊點失效判據的有效性。結果表明，添加焊點失效判據能反映真實的焊點受力和失效情況。在整車碰撞模型中進行焊點失效預測，并通過與實車碰撞結果的對比，表明該方法能準確預測出實車碰撞中的焊點失效情況，對整車碰撞安全設計具有指導意義。
[1]季鈺榮,孫曉嶼.整車焊點失效預測的研究及應用[J].汽車工程,2019,41(02):219-224.
大家好，為了更好地提升自己，幫助自己對最新研究進行整理和復盤，本人在學習相關文獻時會進行相關總結和分享，希望對大家有所幫助和啟發，有問題請及時反饋和聯系，謝謝！
展開 銹坑對鋼筋力學性能的影響（abaqus模擬拉伸試驗））
有在做拉伸試驗的模擬的同學嗎，可以一起討論一下嗎？我沒有試驗，純模擬，想找個人一起討論
新能源汽車電池系統試驗仿真1——擠壓試驗
GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》.pdf
新能源汽車電池系統試驗仿真1——擠壓工況
今年五月份，工業和信息化部門組織和制訂了三個有關電動汽車領域的強制性標準，并由國家市監局、標準委批準發布，實施日期定于明年元旦。其中GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》里詳細介紹了PACK系統需要進行的試驗項。這里簡單介紹一下擠壓工況的仿真。
相比15年的標準，今年的標準在擠壓這一塊主要體現在擠壓力的變化上，由之前的200kN變為100kN，擠壓板增加一種，擠壓速度要求不大于2mm/s.這里使用單擠壓板，R75，軟件里使用材料MAT20，釋放擠壓方向自由度。
圖一 剛性擠壓頭示意
箱體一般使用鋁合金形材，箱蓋SMC或者鈑金沖壓件，材料多選用24號（部分焊點100或剛體20號），模組等可適當簡化，水平方向、后部豎直方向RW模擬墻面，建立擠壓分析有限元模型。
視具體情況使用質量縮放以及計算機核數，適當調用虛擬內存，注意控制輸出擠壓力曲線、能量曲線等供分析，提交計算，輸出擠壓動畫、云圖、擠壓曲線：
當擠壓力達到100kN時，觀察電池包內部會不會擠壓到電芯，線束會不會短路等，確保實驗時電池包不會發生起火、爆炸、漏液等危險情況。
圖四 擠壓力曲線
個人水平有限，如有錯誤，歡迎指正。
個人原創，轉載請注明出處，謝謝。
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新能源汽車電池系統試驗仿真2——機械沖擊試驗
GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》.pdf
新能源汽車電池系統機械沖擊試驗仿真
今年五月份，工業和信息化部門組織和制訂了三個有關電動汽車領域的強制性標準，并由國家市監局、標準委批準發布，實施日期定于明年元旦。其中GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》里詳細介紹了PACK系統需要進行的試驗項。這里簡單介紹一下機械沖擊工況的仿真。
相比15年的標準，今年的標準在機械沖擊方面主要體現在沖擊次數、加速度與脈沖時間的變化上，加速度大小由25g變成7g，次數由3次變為6次，脈沖時間由15ms變成6ms。
箱體一般使用鋁合金形材，箱蓋SMC或者鈑金沖壓件，材料多選用24號（部分焊點100或剛體20號），模組等可適當簡化，掛耳孔一般做剛體內套，作為加速度施加位置，建立機械沖擊分析有限元模型。
視具體情況使用質量縮放以及計算機核數，適當調用虛擬內存，注意控制輸出力曲線、能量曲線等供分析，提交計算，輸出機械沖擊動畫、云圖、能量曲線：
通過判斷部件塑性應變有沒有超過材料延伸率判斷結構的可靠性，保證蓄電池包無泄漏、外殼破裂、著火或爆炸等現象。
個人水平有限，如有錯誤，歡迎指正。
個人原創，轉載請注明出處，謝謝。
附件為大家提供國標GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，有興趣可下載查閱。
展開 圖解各項異性聚合物基復合材料標準化和非標準化力學試驗
復合材料力學性能測試是聚合物基復合材料產品研制與生產的重要組成部分，對其質量保證和產品驗證起著重要作用。隨著聚合物基復合材料的廣泛使用，其力學性能測試變得越來越重要。測試這些各向異性材料的主要挑戰之一是需要開發各種各樣的夾具，以提供在不同條件下測試材料的各種方法。國高材分析測試中心的工程師熟悉國際標準和一系列法規要求，并根據ISO和ASTM規范對復合材料進行表征。
單向拉伸試驗（定向）
（ASTM D638，ISO 527）
單軸張力中的應力（ζ）根據以下公式計算：
ζ=材料樣品的荷載/面積…………..（1）
應變（ε）根據以下公式計算：
ε=δl（長度變化）/l（初始長度）…………..（2）
曲線（E）的初始線性部分的斜率是楊氏模量，由下式給出：
E=（ζ2-ζ1）/（ε2-ε1）…………..（3）
復合材料的單軸拉伸試驗
三點彎曲試驗
（ASTM D790）
通過三點彎曲試驗可以了解復合材料和熱塑性3d打印材料的彎曲強度、彎曲應力和應變。試件處于水平位置加載，其橫截面的上部發生壓應力，下部發生拉應力。這是通過使用圓桿或曲面從下方支撐試樣來實現的。提供具有適當半徑的圓棒或支撐，以便與試樣有一個接觸點或接觸線。
載荷由試樣頂面上的圓頭施加。如果試樣的橫截面對稱，則最大拉伸應力和壓縮應力相等。該試驗夾具和幾何結構提供了加載條件，從而使試樣在拉伸或壓縮時失效。
三點彎曲試驗
對于大多數復合材料，抗壓強度低于抗拉強度，試樣將在壓縮表面失效。這種壓縮破壞與單個纖維的局部屈曲（微屈曲）有關。
展開 動力系統力學環境試驗模擬的計算利器-圖形工作站、服務器、集群硬件配置推薦
動力系統力學環境試驗模擬是一項涉及多個領域的復雜工程，主要用于研究和測試各種動力系統（例如發動機、渦輪機、發電機等）在不同力學環境下的性能和可靠性。
動力系統力學環境試驗模擬主要由以下重要環節組成：
§ 模型建立：建立動力系統的力學模型，包括結構模型、動力模型和控制模型。
§ 環境建模：建立力學環境的模型，包括振動環境模型、沖擊環境模型和碰撞環境模型。
§ 仿真計算：采用數值算法計算動力系統在力學環境下的響應。
§ 結果分析：分析仿真結果，評估動力系統在力學環境下的性能。
動力系統力學環境試驗模擬主要研究科目：
§ 動力系統的振動和結構動力學響應。
§ 機械和熱應力分析。
§ 噪音和振動控制。
§ 材料疲勞和斷裂分析。
§ 潤滑油和冷卻系統的性能。
§ 引擎燃燒和性能分析。
§ 環境條件下的可靠性和耐久性研究。
動力系統力學環境試驗模擬包括多個關鍵環節：
§ 動力系統建模和仿真。
§ 邊界條件的定義，例如溫度、壓力、振動等。
§ 實驗設計和數據采集。
§ 動態響應分析。
§ 應力和變形分析。
§ 聲學分析。
§ 疲勞和壽命預測。
§ 結果解釋和性能改進。
通常使用的一些算法和求解器包括：
§ 有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）：用于結構動力學和熱應力分析。
§ 計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）：用于燃燒和流體流動分析。
§ 聲學模擬：用于噪音分析。
§ 多體動力學仿真：用于機械系統的運動模擬。
展開 技術鄰周報Q8：Abaqus/試驗仿真/LS-DYNA/天線仿真/APDL/結構振動/Ansys/沖擊仿真
2、一種壓痕試驗仿真方法的介紹
作者：是菲菲昂
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1807751
壓痕仿真作為一種驗證分析壓痕理論的重要手段，由于壓痕試驗成本高，耗時長且試驗不易觀測到實時接觸力、實時裂紋擴展現象，壓痕仿真被廣泛用于硬脆材料的表面損傷、裂紋產生及擴展的研究中。本文提供了一種基于ANSYS LSDYNA的壓痕仿真建模方法，本文重在壓痕仿真的建模方法實現，對于其結果的正確性需要與實際實驗對比。
3、基于CST研究人體對可穿戴天線的影響
作者：
320科技工作室
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1808030
首先設計了一款工作在2.45Ghz的倒F天線，其次把天線放在模擬人體附近，研究人體對天線的影響，最后做出對比。
4、基于聯合建模的空心足球建模方法介紹及足球跌落仿真簡單示例
作者：
嗯哼_5038
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1807998
本文深思了足球背后的幾何原理后，得出了一種其表面圖案建模的便捷方法，并利用Ansys WORKBENCH LS-DYNA軟件對足球跌落進行了趣味性的有限元分析，得出空心足球撞擊過程中整體表現出脆性、局部表現為回彈。本文仿真案例靈感來源生活，可供UG建模、ANSYS LS-DYNA、WORKBENCH LS-DYNA軟件建模分析方法參考。
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