鍛造有限元分析的案例
主推力節鍛造成形過程有限元模擬
將有限元仿真技術應用于先進航空發動機零部件的工藝準備階段，根據分析結果優化工藝方案和工藝參數，避免缺陷的產生，從而提高產品質量。數值模擬技術已成為使塑性加工由“經驗”走向“科學”、由“定性”走向“定量”的橋梁，并逐漸成為塑性加工技術研究和發展的強有力工具。
40CrNiMoА 鋼是一種優良的低合金高強度調質鋼，有良好的室溫強度、塑性以及淬透性，廣泛應用于航空、汽車等領域。航空發動機用40CrNiMoА 主推力節整體結構為有一定彎曲角度的薄壁鍛件，包括多個異面凸臺和與凸臺相連接的筋板，屬于高筋薄壁的復雜零件，在鍛造成形過程中容易出現充不滿、折疊等缺陷。為防止鍛件在成形過程中產生缺陷，我們利用Deform-3D 數值模擬仿真軟件對40CrNiMoА 主推力節鍛造成形過程，進行三維有限元模擬，動態展現鍛件成形過程的金屬流動，分析溫度場和應變場的分布規律，預測鍛件的折疊和充不滿等成形缺陷，從而為工藝設計提供參考和理論依據。
有限元模擬條件
初始條件設定
根據模具設計得到的結果，應用繪圖軟件UG 對模具和坯料進行三維實體造型，將圖形以STL 格式保存，導入Deform-3D 前處理器。主推力節鍛造過程模擬的有限元模型，如圖1 所示。
材料定義
在材料成形過程中，模具一般只發生微小的彈性變形，本文將模具設置為剛體，鍛件的材料設定為40CrNiMoА。
模擬參數的設定
圖1 主推力節鍛件模擬模型
鍛造過程模擬參數包括工/模具材料、模具預熱溫度、鍛造溫度、鍛造速度和摩擦條件等。為了保證幾何模型的離散和計算精度，采用四面體網格進行幾何體的網格劃分。
展開 有限元模擬技術在從板鍛造過程中的應用
為滿足澳大利亞客戶需求，我公司在鑄造從板的基礎上設計開發了16型、17型車鉤鍛造從板（圖1）。從板是鐵路貨車鉤緩裝置的重要配件，在車輛運行中，起到傳遞沖擊力和牽引力的作用，從板的質量直接影響行車安全。鍛造從板的材質為25MnCrNiMoA，成品重量為34kg。由于16型和17型從板結構及尺寸基本相同，所以本文僅對17型車鉤從板的鍛造工藝進行研究，采用Deform-3D軟件對17型從板的鍛造過程進行仿真模擬，為16型、17型從板的生產提供理論依據和支撐，縮短試制周期。
（a）16型車鉤鍛造從板
（b）17型車鉤鍛造從板
圖1 16型和17型車鉤鍛造從板
模擬方案制定
通過對17型從板進行初步的工藝分析，制定模鍛方案為鐓粗→拍扁→終鍛，如圖2所示。采用中頻感應爐進行加熱，選用尺寸為φ130mm圓鋼作為坯料，坯料加熱溫度為1150℃，模具預熱溫度為150℃，鐓粗至250mm高，拍扁至90mm厚，然后將拍扁后的坯料放置在終鍛模中心，進行終鍛。
（a）鐓粗
（b）拍扁
（c）終鍛
圖2 模鍛方案
鐓粗過程模擬分析
前處理模擬參數設定
坯料尺寸為φ130mm×370mm，坯料網格劃分數量為102546個；上模速度設為500mm/s，每步步進1mm，庫倫摩擦系數設定為0.3；選擇25MnCrNiMoA作為模擬材料，坯料加熱溫度為1150℃，上下模具溫度為150℃，設置模擬過程中環境溫度為20℃，與空氣對流換熱系數為0.02 N/s·mm℃，坯料與模具熱傳導系數為11 N/s·mm℃。
變形過程分析
將坯料鐓粗至250mm高，此時坯料上下表面溫度下降明顯，降低至890℃左右，其他位置只與空氣發生熱交換，且成形時間較短，加之坯料塑性變形對坯料溫度補償，所以除上下表面，其他位置溫度基本沒變或略有升高。
展開 深圳有限元分析公司，提供有限元航空結構分析
航空結構分析
飛機一般由機翼、機身、起落架和飛機操作系統組成，其結構受力復雜，用以往的經典工程分析進行應力分析已滿足不了現代飛機型號設計的要求，花費的時間長，分析的部位具有局限性。隨著大型計算機及工作站的出現和大量工程應用軟件的投入使用，使得復雜的工程問題得以用有限元法進行分析，使航空結構分析走上CAE的道路，用有限元對飛機結構進行分析具有極大的優越性。
CAE可以對飛機的各大部件如機身、機翼、舵面、發動機短艙、氣密艙、起落架等進行常規的結構分析、熱分析、動力分析等，而且其強大的多物理場耦合功能可進行諸如流體－固體耦合、熱－結構耦合、氣動分析，完全能滿足飛機設計中對有限元分析的需求。
1.飛行器總體
v 頻率和振型
v 線性和非線性靜態和瞬態應力
v 失穩分析
v 飛鳥和飛機的撞擊
v 總體氣動性能
v 飛機、發動機的氣動匹配
v 軍用飛機的雷達反射特性以及紅外輻射特性
2.子系統
機身
v 靜力分析
v 動力響應分析（模態、顫振等）
v 失穩分析
v 損傷容限分析
機翼
v 靜力分析
v 動力響應分析（模態、顫振、抖振等）
v 失穩分析
v 損傷容限分析
v 結構優化設計
3.起落架
v 飛行器起落架多體動力學分析
v 飛行器起落架部件級靜力分析
v 飛行器起落架部件級動力分析
4.航空發動機
v 軸系彈塑性、靜動力分析、疲勞分析、優化設計
v 盤系的靜力計算、模態計算和動力響應計算
v 葉片模態計算、動力響應計算、熱疲勞分析
v 發動機機匣載荷分析、疲勞變形分析
v 燃燒室/加力燃燒室/推進劑熱應力分析、熱疲勞分析、靜力分析
5.衛星設計
v 衛星的模態動力學分析
v 電池組托架的應力分析
v 太陽能電池板的展開
v 運輸引起的沖擊和損傷
展開 有限元分析及其基本分析步驟 附有限元分析基礎教程曾攀下載
08
結果處理與顯示
進入有限元分析的后處理部分，對計算出來的結果進行加工處理，并以各種形式將計算結果顯示出。
不同教材對有限元法步驟劃分有所不同，但其基本內容及原理是一致的，感興趣的朋友繼續深度研究哦~
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abaqus有限元分析過程 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
一、有限單元法的基本原理
有限單元法（The Finite ElementMethod）簡稱有限元（FEM），它是利用電子計算機進行的一種數值分析方法。它在工程技術領域中的應用十分廣泛，幾乎所有的彈塑性結構靜力學和動力學問題都可用它求得滿意的數值結果。
有限元方法的基本思路是：化整為零，積零為整。即應用有限元法求解任意連續體時，應把連續的求解區域分割成有限個單元，并在每個單元上指定有限個結點，假設一個簡單的函數（稱插值函數）近似地表示其位移分布規律，再利用彈塑性理論中的變分原理或其他方法，建立單元結點的力和位移之間的力學特性關系，得到一組以結點位移為未知量的代數方程組，從而求解結點的位移分量. 進而利用插值函數確定單元集合體上的場函數。由位移求出應變, 由應變求出應力
二、ABAQUS有限元分析過程有限元分析過程可以分為以下幾個階段
1.建模階段:
建模階段是根據結構實際形狀和實際工況條件建立有限元分析的計算模型――有限元模型，從而為有限元數值計算提供必要的輸入數據。有限元建模的中心任務是結構離散，即劃分網格。但是還是要處理許多與之相關的工作：如結構形式處理、集合模型建立、單元特性定義、單元質量檢查、編號順序以及模型邊界條件的定義等。
2.計算階段:
計算階段的任務是完成有限元方法有關的數值計算。由于這一步運算量非常大，所以這部分工作由有限元分析軟件控制并在計算機上自動完成
3.后處理階段:
它的任務是對計算輸出的結果驚醒必要的處理，并按一定方式顯示或打印出來，以便對結構性能的好壞或設計的合理性進行評估，并作為相應的改進或優化，這是驚醒結構有限元分析的目的所在。
展開 基于有限元的叉車貨叉分析與設計 附UG有限元分析教程下載
圖5 貨叉應力分布云圖
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鎂合金溫軋機支承輥有限元分析
有限元分析 ￥30
摘要：
本文針對300mm鎂合金溫軋機支承輥開展有限元分析，采用ANSYS軟件（經典界面）。對支承輥進行靜強度分析，結果表明：支承輥最大變形量為0.467×10^-4mm，滿足板形誤差要求；最大Von Mises應力為67.6MPa，低于材料許用應力（140~150MPa）。分析發現支承輥中間位置變形最大，軸頸與輥身接觸處應力集中明顯。研究證實該支承輥設計滿足強度要求，為鎂合金溫軋工藝提供了理論依據。
目錄
1 緒論
2 問題描述
3 建立有限元模型
3.1 建立模型
3.2 指定工程名和分析標題
3.3 指定分析類型
3.4 定義單位及單元類型
3.5 定義材料屬性
3.6 劃分網格
3.7 施加邊界條件和載荷
3.8 求解
4 計算結果及結果分析
4.1 顯示位移圖
4.2 顯示應力云圖
5 結論
參考文獻
1 緒論
本論文的鎂合金溫軋機為四輥軋機，其原理圖如圖1.1所示。彎輥技術的基本工作原理是通過裝設在軸承座之間的液壓缸向工作輥或支承輥輥頸施加液壓彎輥力，使軋輥產生附加彎曲，來瞬時地改變軋輥的有效凸度，從而改變承載輥縫形狀，以補償由于軋制壓力和軋輥溫度等工藝因素的變化而產生的輥縫形狀的變化，保證生產出高精度的產品。只要根據具體的工藝條件來適當地選擇液壓彎輥力，就可以達到改善板形的目的。
圖1.1 鎂合金溫軋機工作輥彎輥裝置液壓伺服控制系統
液壓彎輥法有兩種基本方式：彎曲工作輥和彎曲支承輥，一般多采用彎曲工作輥法。本論文研究的鎂合金溫軋機采用彎曲工作輥法。垂直方向彎曲工作輥又分為正彎輥和負彎輥兩種形式。正彎輥法如圖1.2a所示。
展開 ANSYS APDL參數化有限元分析技術 附有限元分析ANSYS理論與應用下載
對所有的單元表的列求和
在參數化的分析過程中可以修改其中的參數達到反復分析各種尺寸、不同載荷大小的多種設計方案，極大地提高了分析效率，減少了分析成本。同時，以APDL為基礎，用戶還可以開發專用有限元分析程序，或者編寫經常重復使用的功能小程序，保存成宏文件以供用戶隨時調用或創建成按鈕放在工具條上。另外，APDL也是ANSYS設計優化的基礎，只有創建參數化的分析流程才能對其中的設計參數執行優化改進，達到最優化設計。
APDL程序設計語言與其它編程語言一樣，具有參數、數組表達式、函數、流程控制（循環與分支）、縮寫、宏以及用戶程序等。其中命令執行中所使用到的參數可以被賦值為確定值，也可以通過表達式或參數的方式進行賦值。
圖3 ANSYS APDL 分支結構
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展開 基于流體壓力的橡膠圈密封有限元仿真分析方法--ANSYS Workbench有限元分析方法--橡膠密封方法
今天，我們就來一起探討一下如何利用ANSYS Workbench這一強大的有限元分析軟件，對典型的橡膠圈密封進行精確計算和分析。
一、模型介紹
我們構建的模型是一個圓柱形的軸對稱結構，通過取其截面進行模擬分析。這個模型由三部分組成：左側是固體部分，中間是橡膠圈，右側是剛性體。這種設計在很多工業設備中都能看到，其密封性能直接關系到設備的正常運行。
二、壓縮與加載
在模擬的初始階段，右側的剛性體會上移到指定位置，對橡膠圈進行壓縮。這一步是為了模擬實際安裝過程中橡膠圈的變形情況，確保其能夠適應密封槽的形狀。
結果如圖所示
接下來，我們在橡膠圈的凹槽部分加載流體壓力。這些壓力會擠壓橡膠與固體、剛性體之間的接觸面，試圖在縫隙位置撐開接觸面。此時，我們關注的是接觸面的壓力分布情況，以此來判斷橡膠圈是否能夠提供完好的密封。
流體壓力加載采用命令的方式如下所示
三、材料設置與接觸條件
橡膠材料的選擇至關重要，它直接影響到密封件的密封性能和耐用性。在模擬中，我們根據實際情況選擇了合適的橡膠材料，并設定了相應的物理參數。
與此同時，橡膠與固體、剛性體之間的接觸也被設定為摩擦接觸，摩擦系數設為0.1。為了更準確地模擬實際情況，我們還設置了每步更新剛度的選項，以確保模擬結果的準確性。
四、提高收斂性
在進行有限元分析時，有時會遇到不收斂的問題。這可能是由于模型設置、網格劃分或求解器參數等原因導致的。為了解決這個問題，提高收斂從下面來幾方面考慮
1.可以為模型嘗試添加keyopt,matid,6,1等參數來提高收斂性。
展開 【有限元科技培訓】元王講堂開課啦！專業的Flotherm有限元分析軟件培訓等你
課程簡介：
Flotherm是一款強大的應用于電子元器件以及系統熱設計的三維仿真軟件，可以實現從元器件級、PCB板和模塊級、系統整機級到環境級的熱分析。Flotherm軟件自1989年推出以來就一直居于市場領導地位（市場占有率高達70%以上）并引領該行業的技術發展。Flotherm 操作簡便，使用者一般不需要經過專業就可以很快入門；高效的運算能力，可以縮短電子產品的研發周期，減少研發成本；可靠的仿真結果已被眾多企業驗證并認可為幫助廣大學員盡快的掌握Flotherm，有限元科技特開設Flotherm基礎培訓課程，詳細講解Flotherm軟件操作步驟與每一步設置的原因和原理，并與學員們分享產品仿真實例，提高學員獨立解決實際問題的能力。
講師介紹：
專業的Flotherm培訓
崔老師（Kevin） 江蘇大學熱能工程碩士
崔老師有近十年的企業有限元工程仿真分析經驗，專注于工程CAE仿真及熱設計，精通Flotherm、6sigmaET、Fluent等軟件的仿真分析。
主要項目經驗：
1. 大屏幕拼接顯示產品（DLP、LED、LCD）整體散熱系統和優化；
2. 3D多屏處理器/分布式架構處理器/Ark系列/AR系列等處理器的系統級別熱設計（包括熱仿真/熱測試/噪音）；
3. Apple/Microsoft/Dell/Cisco/Facebook/Intel/Amazon等國際知名公司電源產品（包括手機平板充電器/筆記本適配器/服務器電源等）的熱設計；
4. 消費類電子產品的熱設計（包括手機/平板/主機箱/可穿戴設備等）；
5. 新能源動力電池包熱設計（包括自然對流與輻射換熱/風冷/水冷等）；
6. 冰箱流體仿真。
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
下載地址：混凝土結構有限元分析
有限元基礎系列（一）---有限元分析概念
有限元分析概念
有限元法：
把求解區域看作由許多小的在節點處相互連接的單元（子域）所構成，其模型給出基本方程的分片（子域）近似解，由于單元（子域）可以被分割成各種形狀和大小不同的尺寸，所以它能很好地 適應復雜的幾何形狀、復雜的材料特性和復雜的邊界條件有限元模型：它是真實系統理想化的數學抽象。由一些簡單形狀的單元組成，單元之間通過節點連接，并承受一定載荷。
有限元分析：
是利用數學近似的方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬。并利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。
線彈性有限元是以理想彈性體為研究對象的，所考慮的變形建立在小變形假設的基礎上。在這類問題中，材料的應力與應變呈線性關系，滿足廣義胡克定律；應力與應變也是線性關系，線彈性問題可歸結為求解線性方程問題，所以只需要較少的計算時間。如果采用高效的代數方程組求解方法，也有助于降低有限元分析的時間。
線彈性有限元一般包括線彈性靜力學分析與線彈性動力學分析兩方面。
非線性問題與線彈性問題的區別：
1）非線性問題的方程是非線性的，一般需要迭代求解；
2）非線性問題不能采用疊加原理；
3）非線性問題不總有一致解，有時甚至沒有解。
有限元求解非線性問題可分為以下三類：
1）材料非線性問題
材料的應力和應變是非線性的，但應力與應變卻很微小，此時應變與位移呈線性關系，這類問題屬于材料的非線性問題。由于從理論上還不能提供能普遍接受的本構關系，所以，一般材料的應力與應變之間的非線性關系要基于試驗數據，有時非線性材料特性可 用數學模型進行模擬，盡管這些模型總有他們的局限性。在工程實 際中較為重要的材料非線性問題有：非線性彈性（包括分段線彈性)、彈塑性、粘塑性及蠕變等。
2）幾何非線性問題
幾何非線性問題是由于位移之間存在非線性關系引起的。
展開 Abaqus接觸非線性在有限元計算分析中的應用 附莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例下載
來源：有限元在線
ABAQUS的非線性主要在有三種：幾何非線性，材料非線性以及接觸非線性。接觸非線性在ABAQUS的有限元計算分析中應用非常廣泛，特別是動態顯式的求解，只要模型中包含兩個以上相互接觸的部件，就要用到接觸非線性。
ABAQUS接觸非線性的設置主要在Interation模塊中完成，設置接觸的屬性時，可以設置摩擦系數，阻尼系數，損壞，失效準則等非線性參數，如圖1所示。
如圖2所示，在接觸定義界面，可以選擇通用接觸、面-面接觸、自接觸等各種非線性接觸方式。
在接觸編輯界面，可以選擇機械約束方式為運動學接觸算法，或是懲罰接觸方式，還可選擇滑移方式為有限滑移或小滑移，如圖3所示。
這是對模型定義非線性接觸后得到的分析結果，以供參考。
下載地址：莊茁ABAQUS非線性有限元分析與實例
展開 Abaqus有限元分析不收斂該怎么辦？ 附ABAQUS非線性有限元分析實例下載
阻尼的添加方式主要有四種：
①材料阻尼或自穩定系數，CDP模型中就有viscosity；部分損傷材料提供Stablization Cohesive系數；動力分析中可以定義Damping，但是對于靜力分析，材料Damping定義是無作用的；
②單元自穩定系數，不是所有單元都有的，其中Cohesive單元經常會定義上；
③自動穩定設置，類似全局阻尼，可以避免由于塑性 絞/帶、屈曲或失穩導致的不收斂問題；
④接觸阻尼或自穩定系數，接觸屬性中可以定義阻尼；接觸控制中定義阻尼自穩定系數，不太常用，位于Interaction模塊->Contact Controls（接觸對）或Contact Stabilization（通用接觸），如果沒有接觸問題就不用定義。
講了這么多，最后還是那句話：“紙上得來終覺淺”，需要大家在今后的練習過程中多多摸索、練習，只有實操后所萃取的精華才是最好的。希望這些經驗總結能為給大家填坑搭橋，節約些許調試時間。
下載地址：ABAQUS非線性有限元分析實例
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展開 ABAQUS的直齒圓柱齒輪模態有限元分析 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
下載地址：ABAQUS有限元分析常見問題解答
