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登錄lsdyna 薄板幾何大變形
關注創建者:矅日千陽 創建時間:2018-07-20


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形狀記憶合金(SMA)能夠在發生大變形后不產生殘余應變(偽彈性),并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(形狀記憶效應)。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1.
? 動態圖片庫:每種接觸類型對應幾何示意圖、接觸區域形狀、半徑公式、深度公式、應力公式等圖片,支持本地自定義替換,使理論公式與實物對照一目了然。
? 自適應布局:材料、幾何、載荷三大參數組橫向排列,緊湊節省垂直空間;右側圖片區根據接觸類型自動調整顯示內容(例如剛性刀刃僅顯示幾何圖與應力公式),界面清晰無冗余。
· 支持大規模并行計算(HPC),可處理數千構件的復雜系統(如整車、風電整機),求解穩定性強,工業驗證案例超 4000 家企業。
2. 剛柔耦合與多學科集成能力
· 獨創混合建模架構,可同時模擬剛體(齒輪、連桿)的剛性運動與柔體(殼體、軸類)的彈性變形,捕捉微米級變形與大幅度運動的耦合效應,適配精密機械、航空航天等高精度場景。
重度磨損或變形(平面度誤差 > 0.15 mm/m,或有裂紋、塌陷)
典型特征:地軌變形嚴重,平面度遠超標準,出現可見的裂紋、大塊剝落或局部區域嚴重塌陷,磨損深度已經接近或超過了鑄鐵地軌的工作面加工余量(通常只有2-3毫米)。
處理方案:局部鑲補或報廢更換
局部鑲補:如果損傷僅局限于地軌的某一小段(例如經常放置重型設備的區域),可以采用鑲補工藝。
導入幾何模型(圖1)。大的綠色圓柱體截面積為 314 平方毫米,小的綠色圓柱體截面積為 0.78 平方毫米。因此,當 1 牛頓的力作用在小圓柱體上時,大圓柱體應產生 402.6 牛頓的反作用力。
(圖1:液壓千斤頂的幾何模型)
3. 定義接觸并對部件進行網格劃分。使用固定關節將剛性框架固定在地面上,并使用平移關節僅允許圓柱體垂直運動(圖2)。
指導選用低噪聲構件、優化幾何造型(如導流鰭片)、設置聲屏障,有效降低室內外噪聲污染,提升聲環境舒適度。
03 神工坊?應用案例
基于swOpenFOAM的智慧風場平臺
某風電整機領域的頭部企業,為實現對風場風機發電量的實時精準評估,對風資源分析的分辨率提出了極高的要求,并需要開展大規模的仿真分析。然而,現有的硬件和軟件資源無法滿足現場高效運作的需求。
拉伸變形結束后的累計剪切滑移結果:
拉伸變形結束后的統計儲存位錯密度分布結果:
拉伸變形結束后的幾何必須位錯密度分布結果:
導入鞋底幾何模型(圖1)。
圖1. 鞋底幾何模型
3. 劃分網格。 使用六面體主導網格方法對整個部件進行網格劃分,設置全局網格尺寸為 3 mm。為內表面創建命名選擇,用于后續生成靜水壓流體單元。使用剖切視圖有助于選擇內表面。
4. 施加邊界條件并定義分析類型。 開啟大變形,并定義若干子步。固定底面,在頂面施加 600 N 的壓力載荷。
O型圈軸對稱橫截面示意圖
4、將材料賦予幾何模型。
5、對幾何模型進行網格劃分,采用多區域法。
6、定義分析設置并指定邊界條件。固定底部部件,并將頂部部件向下移動2毫米(圖2)。在O型圈與其他兩個部件之間定義接觸。開啟大變形選項,并定義至少50個子步以確保收斂。
圖2. 邊界條件
7、運行仿真并查看結果。
由圖 5 可見,結構在8Hz處發生共振,Z 向最大變形可達 37mm。過大的變形量無法滿足設計要求,因此將為關節增設阻尼,以改善結構動力學性能。
圖 4 變形頻率響應提取設置
圖 5 Z 向變形頻率響應
7、為關節增加阻尼并重新開展仿真計算。返回 Workbench 平臺,復制諧響應分析系統。