預變形的案例
ANSYS加載預變形的分析例子
本文檔以多層板彎曲問題為例，目的為解決下列問題：
1）2層板在某工況下產生預翹曲變形；
2）第3層板貼合之后，導入前2層板的預變形，仿真最終的變形結果。
步驟：
一、首先創建常規的兩層板仿真模型
二、設置邊界條件及加載條件，求解得出變形結果
三、復制工程A到工程B，并將Solution鏈接到Setup中
四、進入B的geometry中，建立第3層板
五、進入Setup中，利用Submodeling 導入前兩層板的變形結果
六、針對第3層板的邊界條件及加載條件，重新計算。
七、至此，完成。
Moldflow在產品預變形中的應用
Moldflow在產品預變形中的應用.pdf
基于Lsdyna的沖擊仿真中零件預壓縮變形的設置求解 ￥5
在產品結構設計中，由于種種原因需要在某些接觸零件之間施加初始預緊力/預應力，以保證產品結構或功能上的正常、安全運作。初始預緊力/應力的施加有多種方法，這里是針對接觸零件之間靠自身的壓縮變形來產生預緊力/應力的情況，如軸孔之間的過盈配合、起到彈性/緩沖作用的零件(材料)初始擠壓變形、常規結構件之間的初始擠壓變形(如彈簧片，相當壓縮彈簧的作用)。
在幾何/有限元建模過程中，這些位置在幾何上/網格上是干涉的，在仿真計算中需要模擬出零件之間的預壓縮狀態。本文給出的簡單案例是基于lsdyna軟件進行沖擊動力學仿真計算，模擬了初始狀態下零件之間的預壓縮變形。
通過本案例，您將掌握以下內容：
沖擊動力學中兩種求解預壓縮變形的計算方法（隱式轉顯式求解方法、動力松弛轉顯式求解方法，求解、輸出控制卡片參數詳細設置，詳見k文件）
接觸卡片<*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE_INTERFERENCE>的用法及注意點說明
兩種計算方法下有限元建模時的注意事項
計算結果的解釋及方法使用建議
計算模型及邊界條件示意圖(未施加其他載荷，顯式計算時長設為5ms)：
1) 隱式轉顯式求解方法計算結果：
2) 動力松弛轉顯式求解方法計算結果：
展開 設計仿真 | MSC Apex & Simufact實現鐵路鉸鏈輕量化與高精度增材制造
隨后對部件進行精度及變形量檢測發現：預變形部件的變形程度顯著低于未優化部件，充分證明虛擬制造仿真技術對提升零件質量和尺寸精度具有決定性優勢。
▼上圖中展示的四個316L不銹鋼測試件以50微米層厚打印完成，仍固定在構建平臺上并保留支撐結構。（數據來源：SLM Solutions公司）
項目總結
本項目案例成功實現部件的重量減半，并通過預變形補償顯著降低了生產引發的形變量。MSC Apex創成式設計方案可幫助用戶能夠以極少的時間投入對傳統零件設計進行優化，使其適配增材制造工藝。結合金屬增材制造仿真工具Simufact Additive和聚合物專用工具Digimat-AM，用戶無需自身專業知識即可應用增材技術。通過這些工具可生成適應制造需求的最優結構并優化生產流程，并且對生成結構的制造仿真可優化變形和殘余應力等關鍵生產因素，從而實現高質量零件制造。
展開 
金屬頂刊《Acta Materialia》：新方法，實現鋁合金強度巨大提升！
Al-Mg合金（5XXX系）由于其高的均勻延伸率和加工過程中的應變硬化性，在嚴重變形部件中得到廣泛應用。在5XXX鋁合金中添加合金元素是常用的提升強度方法，已有研究表明添加Cu和Zn能夠產生有益的影響，預變形也被證實對鋁合金有一定增強，但是還缺乏硬化過程中力學行為演化的研究。
奧地利里奧本大學等單位的研究人員主要針對Al-Mg-Zn合金，提出了一種新的能夠在工業生產實現的熱機械加工工藝，包括短期預時效(100℃×3h)及預變形處理(2%)，達到了迄今為止最大的硬化提升(184MPa)，強度達到410MPa。相關論文以題為“Giant hardening response in AlMgZn(Cu) alloys”發表在金屬材料頂級期刊Acta Materialia。
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論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.116617
本研究使用的基礎鋁合金為ENAW-5182，添加Zn和Zn+Cu(以下簡稱為5182-Zn和5182-ZnCu)，通過真空感應熔煉、均勻化處理(470℃×24h)、熱軋和冷軋。經過固溶(465℃×35min)+預時效(100℃×3h)稱為TMT1；經過固溶+預時效+預變形(2%)稱為TMT2，烤漆硬化統一為185℃×20min。
研究發現TMT1處理下5182-Zn的強度提升僅47MPa，而5182-ZnCu的屈服強度提高了127MPa，表明了Cu的有益作用。TMT2條件下，5182-Zn和5182-ZnCu強度分別提高了178MPa和184MPa。
展開 模態分析影響因素及模態分析應用
5）預應力，這個因素主要是由于預應力，導致了結構產生了預變形，而這個預變形也會影響到結構剛度，常見的預應力包括重力，離心力，熱應力，螺栓預緊力。
以上五個因素中，最難確定就是結構的子部件連接剛度確定。對于復雜結構的模態計算，在簡化模型過程中，需要取保合理的剛度和質量，才能保證計算精度，尤其是準確處理連接剛度是影響模態計算結果的重要影響因素。例如對于一個螺栓預緊連接裝配體的模態計算，如果不進行一定的處理，采用默認的綁定連接去計算，則得到的模態的固有頻率，肯定比實際情況要高很多得。所以考慮以上因素得模態分析才能提高準確性，與實驗數據對標。
展開 ANSYS知識普及9——AWB如何添加子模型（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
小技巧：加本人關注，可以及時觀看本人發布的技術貼
背景介紹
前段時間，看見“MoreGuo”發了一貼“ANSYS加載預變形的分析例子”，非常好。利用子模型加載預變形，
該貼鏈接為http://www.yqgqt.org.cn/content/post/282973。
剛好最近自己也在做這方面的內容。但該貼缺少子模型技術的操作流程。百度了一下，特轉載。
以下內容轉自宋博士的博客“基于ANSYS WORKBENCH的子模型分析技術”
該貼鏈接為http://blog.sina.com.cn/s/blog_9e19c10b0102v7xd.html
借花獻佛，供大家借鑒參考。
【問題背景】
在經典界面中有子模型分析技術，那么這種技術能否在WB中使用呢？
答案是肯定的。
本算例說明如何在WB中使用子模型技術。
【問題描述】
一塊開孔薄板，左邊固定，右邊施加1MPa的拉力，求板中的最大應力。
【問題分析】
該問題中存在應力集中，應力集中發生在孔的上下邊沿。
為了得到應力的收斂值，需要對應力集中點反復加密網格，然后對整個板進行計算。對于簡單的問題而言，這種方法是可以的。但是如果板很復雜，這樣反復計算耗時很長。
比較合理的方法是使用子模型法。
經典界面中子模型法操作復雜，而WB則對子模型法提供了完美的支持。本算例說明如何在WB中用子模型法進行操作。
WB中，首先創建粗糙模型并進行分析；
然后拷貝粗糙模型分析系統得到子模型分析系統，并建立粗糙模型與子模型分析系統的關系；
接著修改子模型分析系統中的幾何模型，只取與應力集中點周圍的部分幾何體；
然后導入粗糙模型在切割邊界處的位移，根據此來計算子模型的應力；
對子模型反復加密網格，就可以得到應力集中點的精確解。
【求解過程】
1.分析粗糙模型。
展開 金屬3D打印的最佳實踐(二)：SLM大水平面無支撐工藝探索
預變形也常被用來減少變形，它是用變形來達到最終需要的形狀，但對于水平表面的變形不能起到很好的作用。如果在一個方向上進行預變形，則彎曲會更嚴重。在研究過程中，水平表面被放在壁厚為1 mm的圓柱體上，以防止其彎曲。這樣薄壁幾何形狀的圓柱通常會有局部過熱的現象，因此對于該圓柱，研究人員也優化了掃描策略，不僅去除了輪廓掃描還從條帶改為時間優化的掃描方式。
但是導熱的問題仍然存在。由于圓盤直接在松散的粉末上打印，與固體材料相比，粉末的導熱性更差。粉末導熱率低的原因是粉末顆粒的間隙中存在氣體以及顆粒之間的點對點接觸。這就是為什么通常將支撐放在表面下方以增加熱傳遞的原因。為了克服這一挑戰，能量輸入需要適應周圍材料的導熱性。因此需要在零件的高度上采用逐漸改變參數的策略。
對每一層開發特定工藝，一層一組參數
參數開發基于 EOS Ti64 Speed（60μm）過程，試驗在 EOS M 290 上進行，使用 EOSTATE ExposureOT 和 EOSTATE MeltPool 監測。
為了高效測試，研究人員設置了 36 個含有不同數量和不同高度圓盤的圓柱體（每六個樣本一組）。根據下面的流程執行：每列將用于確定一個特定層的參數，這意味著A列中有一個只有一個層厚高度圓盤的圓柱體。監控套件用于收集更多信息并為每一層開發正確參數。
下表面參數優化的流程（重要）
第一層完成后，將在 EOSPRINT 2 中調整參數，并更新作業。下一步是優化第二層的工藝參數，這在第 B 列完成，這些圓柱包含兩個圓盤，每個圓盤的高度為一層。之后繼續開發到第 F 列的第六層之后，跳回到 A 列并繼續七個圓盤。
展開 管道布置設計原則、基本要求
表3 波形補償器計算系數
β＝d/D
α
β＝d/D
α
0.40
0.46
0.50
0.54
0.58
0.60
0.64
14.36
8.510
6.033
4.280
3.016
2.524
1.762
0.68
0.70
0.72
0.76
0.80
0.84
0.90
1.203
0.987
0.8065
0.512
0.311
0.1725
0.0476
為了使補償器處于一個良好的工作位置和改善管道的受力狀態，在安裝前對補償器進行“預變形”
軸向型補償器的軸向預變形量△X由下式確定：
△X=X{1/2-（T0-Tmin）/（Tmax-Tmin）}
式中：X—軸向補償量 Tmax—最高使用溫度
T0—安裝溫度℃ Tmin—最低使用溫度
小結：波紋補償器具有工作可靠、結構緊湊、重量輕、位移補償量大、變形應力小等優點，廣泛應用于燃氣管道的補償中，但由于其管壁較薄、強度低，不能承受扭力、振動，安全性差，施工時應注意保護。
金屬軟管
金屬軟管由不銹鋼波紋管、不銹鋼網套、金屬軟管接頭組成。如右圖所示：
不銹鋼波紋管是由極薄壁的無縫不銹鋼管經過高精度塑性加工而成。有兩種形式:一種是環形金屬軟管、一種是螺旋型金屬軟管。如下圖：
不銹鋼網套是金屬軟管安裝在壓力管路中的主要承壓件，同時對金屬軟管起保護作用，根據管道中的壓力大小及應用場所，可選擇一層或多層的不銹鋼絲或鋼帶按一定的參數進行編織。壓力范圍一般為 PN0.6—32.0Mpa，最高達42.0MPa。
金屬軟管接頭主要包括螺紋連接、法蘭連接、快速接頭連接。
展開 LS-DYNA 隱式求解在發蓋抗凹性分析中應用 ￥25
抗凹性是衡量車身外覆蓋件使用性能的重要指標之一，車身外覆蓋件尺寸大，結構有一定的曲率和預變形，使用過程中在外載荷作用下其形狀發生凹陷撓曲甚至產生局部永久凹痕。新車開發過程中，頂蓋、側圍、翼子板、發蓋等車身覆蓋件必須進行抗凹性能設計。
主機廠常用Abaqus實現車身覆蓋件的抗凹性分析，本帖僅演示LS-DYNA 隱式求解在發蓋抗凹性方面應用，具體載荷大小及評價標準不做要求。
一 模型描述
? 發動機蓋抗凹分析有限元模型，網格尺寸為8mm（考察點區域網格尺寸為4mm），材料為非線性材料；
? 焊點用六面體單元模擬；
? 本次分析在發蓋模型中應用展示；
二 模型描述
? 發蓋模型考察點位置描述
三 抗凹分析工況
? 約束
全約束車身側鉸鏈安裝點自由度123456；約束鎖扣中心及緩沖塊自由度3。
? 載荷：
在每個考察點作為一個獨立工況進行抗凹分析，分兩步進行加載：
Step1:壓頭加載點處施加150N力；
Step2:卸載。
四 抗凹分析結果
加載位移及殘余位移云圖:
PS: 精通軟件，學習點滴知識，請關注并點贊哦，謝謝。
需要源文件的請在表達小心意后私有留下郵箱，我將盡快發送給你，僅供參考學習！
展開 Abaqus 多分析步分析
在線性擾動分析步之前的常規分析步中產生的模型的基態，ABAQUS將其用作線性擾動分析步的預變形和預加載狀態，因而使得ABAQUS的模擬分析的能力比僅僅只有線性分析功能的軟件更具有一般性和廣泛性。
線性擾動分析步的起始點稱為模型的基態。如果模擬計算的第一個分析步是線性擾動分析步，則模型的基態就是用初始條件所指定的狀態。否則基本狀態就是在線性擾動分析步之前的最后一個常規分析步結束時的狀態。盡管在擾動分析步中結構的響應設定為線性，但模型在此之前的常規分析步中可以有非線性響應。對前面常規分析步中有非線性響應的模型，ABAQUS用當前的彈性模量作為擾動分析的線性剛度。該彈性模量對彈塑性材料而言是其初始彈性模量，對超彈型材料而言為其切線模量（參見下圖）。
擾動步中的載荷應足夠小，以保證模型的響應不要過大地偏離切線模量所能預測的響應。如果仿真過程中有接觸問題，則在擾動分析步中應保證接觸面的接觸狀態不發生改變，即基態中閉合的點仍保持閉合，脫離的點仍保持脫離。
若在擾動步后有常規步，它就用前面一個常規分析步結束時模型的狀態作為其起始點，而不是將擾動分析步結束時模型的狀態作為其起始點。這樣，線性擾動分析步中的響應對仿真過程不產生長遠的影響。因此，ABAQUS在分析過程中總時間并不包含線性擾動分析步的時間。事實上，ABAQUS將擾動分析步的時間定義成非常小的量（10－36），因此，將它累加到總時間上時沒有任何影響。在模態動力分析過程并不采用這一規則。
在線性擾動分析步中所給定的載荷和邊界條件僅在該分析步內有效。在線性擾動分析步中給定的載荷量值（包括預設的邊界條件）是載荷的擾動增量，而不是載荷的總量值。因此，擾動分析步內輸出的結果僅是因擾動而引起的變化量。在基態變量中不包含這些擾動變化量。
展開 
Workbench聯合lsdyna—汽車吸能盒仿真實例
定義CONSTRAINED_SPOTWELD關鍵字，將對應孔的兩側進行點焊，這里為了后邊的變形對比，只約束了吸能盒一側。
點焊后示意圖
定義SET_NODE_LIST關鍵字，將吸能盒后部節點定義為節點組1，并將節點組1進行全約束。
節點組1
定義材料MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY，線性塑性材料，密度7800KG/m3,楊氏模量2e11N/ m2，泊松比0.3，屈服應力3.4e-4N/M。
在CONTROL_CONTACT中修改接觸面懲罰系數為1
設置沙漏CONTROL_HOURGLASS
約束剛性墻自由度，只允許在Y軸上進行運動。
至此K文件前處理完畢，導入LS-DYNA971中進行計算
計算結果：
有焊點約束一側變形
無焊點約束一側變形
表面沿預設凹槽進行折疊變形
注：有焊點一側是風箱狀折疊，無焊點一側邊緣不能控制折疊形狀與折疊方向，這里動圖看起來比較相似，仔細看其實是有區別的。
通過使用本仿真方法可以研究吸能盒的截面形狀、焊接成型方式、預變形等因素對于結構的峰值碰撞力和最大吸能量等多個吸能特性指標的影響規律.并且利用多種可行方案對比選優的方法選出最佳方案。
通過后處理可以捕獲關鍵單元的應力曲線，通過對這些關鍵位置點的分析，運用最小二乘法或通過正交回歸試驗等方法可以求解出關鍵變量與吸能特性的數學模型，并得出最優解。
某單元位置的應力
展開 HyperXtrude在鋁型材模具設計中 的作用
挑戰
一般來說，一套好的擠壓模具，在擠壓條件已經基本確定的情況下，主要滿足兩方面的要求：一是金屬流出模口時的速度均勻控制在一定的范圍內，二是模具強度（這里主要分析模具變形、失效）應符合要求。金屬流出?？跁r的速度應在一定的范圍內是為了保證擠出型材不出現扭擰、波浪、彎曲和供料不足等現象；模具強度應符合要求主要是為了減少模具彈性變形、預防模具塑性變形導致模具報廢。彈性變形導致擠出型材產生“偏壁現象”，對一些難以避免的“偏壁現象”，在設計時經常加入：“預變形量”。
圖1所示為一實際型材截面圖。此鋁型材結構較為特殊，考慮到模具強度，決定采用三模芯假分流。難點是模芯一旦內外受力不均，容易偏心。如何設計模具保證型材成型是面臨的挑戰。
叢林集團對幾種工業鋁型材（包括車體型材）的實際試模結果與基于HyperXtrude軟件模擬結果的分析對比，從金屬流出?？跁r的速度和是模具彈性變形兩個方面進行了比較。圖2為根據三維設計建立的擠壓仿真分析模型。
使用HyperXtrude進行仿真分析后得到的結果如圖3~7所示。分別為型材出口速度及變形，模具變形云圖。
圖4上模模芯X向位移云圖 圖5上模模芯Y向位移云圖 圖6下模型腔在X向位移云圖 圖7下模型腔Y向位移云圖
從仿真分析結果來分析，總體上模芯內外受力較為均衡、變形很小，但金屬流出?？跁r的速度相差較大，容易引起型材變形。
HyperXtrude在模具強度校核時反應出來的數據在不同類別模具所表現出來的關注點是不一樣的。尤其是大型模具的強度校核，叢林集團對以往失效模具做過多次試驗發現大型模具的強度校核是非常必要的。
展開 HyperXtrude在鋁型材模具設計中的作用
挑戰
一般來說，一套好的擠壓模具，在擠壓條件已經基本確定的情況下，主要滿足兩方面的要求：一是金屬流出?？跁r的速度均勻控制在一定的范圍內，二是模具強度（這里主要分析模具變形、失效）應符合要求。金屬流出?？跁r的速度應在一定的范圍內是為了保證擠出型材不出現扭擰、波浪、彎曲和供料不足等現象；模具強度應符合要求主要是為了減少模具彈性變形、預防模具塑性變形導致模具報廢。彈性變形導致擠出型材產生“偏壁現象”，對一些難以避免的“偏壁現象”，在設計時經常加入：“預變形量”。
圖1所示為一實際型材截面圖。此鋁型材結構較為特殊，考慮到模具強度，決定采用三模芯假分流。難點是模芯一旦內外受力不均，容易偏心。如何設計模具保證型材成型是面臨的挑戰。
“ HyperXtrude軟件的模擬結果與實際試模結果的接近程度很高，基本能夠反映出設計問題及缺陷。模擬結果對于模具設計具有非常重要指導意義，可以作為模具設計的強有力工具?！?解決方案
叢林集團對幾種工業鋁型材（包括車體型材）的實際試模結果與基于HyperXtrude軟件模擬結果的分析對比，從金屬流出?？跁r的速度和是模具彈性變形兩個方面進行了比較。圖2為根據三維設計建立的擠壓仿真分析模型。
圖1 實例型材截面1 圖2 型材1擠壓分析模 圖3型材出口速度及變形
使用HyperXtrude進行仿真分析后得到的結果如圖3~7所示。分別為型材出口速度及變形，模具變形云圖。
圖4上模模芯X向位移云圖 圖5上模模芯Y向位移云圖 圖7下模型腔Y向位移云圖
從仿真分析結果來分析，總體上模芯內外受力較為均衡、變形很小，但金屬流出?？跁r的速度相差較大，容易引起型材變形。
展開 HyperXtrude 在鋁型材模具設計中的作用
挑戰
一般來說，一套好的擠壓模具，在擠壓條件已經基本確定的情況下，主要滿足 兩方面的要求：一是金屬流出模口時的速度均勻控制在一定的范圍內，二是模具強 度（這里主要分析模具變形、失效）應符合要求。金屬流出?？跁r的速度應在一定 的范圍內是為了保證擠出型材不出現扭擰、波浪、彎曲和供料不足等現象；模具強 度應符合要求主要是為了減少模具彈性變形、預防模具塑性變形導致模具報廢。彈 性變形導致擠出型材產生“偏壁現象”，對一些難以避免的“偏壁現象”，在設計時 經常加入：“預變形量”。
圖 1 所示為一實際型材截面圖。此鋁型材結構較為特殊，考慮到模具強度，決 定采用三模芯假分流。難點是模芯一旦內外受力不均，容易偏心。如何設計模具保 證型材成型是面臨的挑戰。
“ HyperXtrude 軟件的模擬結果與實際試模結果的接近程度很高，基本能夠反 映出設計問題及缺陷。模擬結果對于模具設計具有非常重要指導意義，可以作 為模具設計的強有力工具?！? 叢林集團有限公司 林祖湧 孫明智 于艷玲
解決方案
叢林集團對幾種工業鋁型材（包括車體型材）的實際試模結果與基于HyperXtrude軟件模擬結果的分析對比，從金屬流出模口時的速度和是模具彈性變形兩個方面進行了比較。
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