準(zhǔn)靜態(tài)的案例
ABAQUS準(zhǔn)靜態(tài)分析方法
1、準(zhǔn)靜態(tài)過程：
準(zhǔn)靜態(tài)過程是這樣的過程，在過程中任意時刻，系統(tǒng)都無限地接近平衡態(tài)，因而任何時刻系統(tǒng)的狀態(tài)都可以當(dāng)平衡態(tài)處理。也就是說，準(zhǔn)靜態(tài)過程是由一系列依次接替的平衡態(tài)所組成的過程。這個概念起源于熱力學(xué)。這是一個理想的過程，實際上是辦不到的。
2、ABAQUS/Explicit準(zhǔn)靜態(tài)分析：
在求解準(zhǔn)靜態(tài)問題上，顯式求解方法已經(jīng)證明是有價值的，另外ABAQUS/Explicit在求解某些類型的靜態(tài)問題方面比ABAQUS/Standard更容易。在求解復(fù)雜的接觸問題時，顯式過程相對于隱式過程的一個優(yōu)勢是更加容易。此外，當(dāng)模型很大時，顯式過程比隱式過程需要較少的系統(tǒng)資源。
將顯式動態(tài)過程應(yīng)用于準(zhǔn)靜態(tài)問題需要一些特殊的考慮。根據(jù)定義，由于一個靜態(tài)求解是一個長時間的求解過程，所以在其固有的時間尺度上分析模擬常常在計算上是不切合實際的，它將耗費大量的時間和計算資源。因此，為了獲得較經(jīng)濟(jì)的解答，必須采取一些方式來加速問題的模擬。但是帶來的問題是隨著問題的加速，靜態(tài)平衡的狀態(tài)卷入了動態(tài)平衡的狀態(tài)，在這里慣性力成為更加起主導(dǎo)作用的。我們的目標(biāo)是在保持慣性力產(chǎn)生不顯著影響的前提下，用最短的時間進(jìn)行模擬。
3、分析方法：
用提高加載速率的方法來加快準(zhǔn)靜態(tài)分析的速度是較簡單的一種方法，對于準(zhǔn)確和高效的準(zhǔn)靜態(tài)分析，要求施加的載荷盡可能的光滑。突然、急促的運動會產(chǎn)生應(yīng)力波，它將導(dǎo)致振蕩或不準(zhǔn)確的結(jié)果。以可能最光滑的方式施加載荷要求加速度從一個增量步到下一個增量步只能改變一個小量。如果加速度是光滑的，隨其變化的速度和位移也是光滑的。所以我們使用ABAQUS自帶的光滑幅值曲線（smooth step）定義加載位移。
展開 探索結(jié)構(gòu)分析的三種視角：準(zhǔn)靜態(tài)、動態(tài)和瞬態(tài)分析
準(zhǔn)靜態(tài)分析、動態(tài)分析和瞬態(tài)分析是工程領(lǐng)域中常用的三種分析方法，它們在研究物體受力響應(yīng)時有不同的應(yīng)用場景。
1. 準(zhǔn)靜態(tài)分析
準(zhǔn)靜態(tài)分析是一種在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域常用的數(shù)值仿真方法，主要用于分析結(jié)構(gòu)在靜態(tài)或者準(zhǔn)靜態(tài)加載條件下的行為。
準(zhǔn)靜態(tài)分析是一種動態(tài)分析的特例，它考慮了時間，但是假設(shè)系統(tǒng)的響應(yīng)相對緩慢，可以在一定時間范圍內(nèi)近似為靜態(tài)問題。結(jié)構(gòu)響應(yīng)是相對較慢加載下的位移和應(yīng)力分布。
在準(zhǔn)靜態(tài)分析中，我們假設(shè)加載作用在結(jié)構(gòu)上的時間相對較長，因此結(jié)構(gòu)的響應(yīng)可以近似為靜態(tài)狀態(tài)。這意味著在分析過程中，我們不考慮加載的瞬時效應(yīng)和動態(tài)響應(yīng)，而只關(guān)注結(jié)構(gòu)在加載下的靜態(tài)變形和應(yīng)力分布。
準(zhǔn)靜態(tài)分析的基本概念包括：
1）靜態(tài)平衡：
在準(zhǔn)靜態(tài)分析中，結(jié)構(gòu)被認(rèn)為處于靜態(tài)平衡狀態(tài)。這意味著所有受力和受力點的力矩都平衡，從而結(jié)構(gòu)不會運動或旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力和變形可以通過解靜力學(xué)方程得到。
2）加載時間相對較長：
準(zhǔn)靜態(tài)分析假設(shè)結(jié)構(gòu)在加載下的響應(yīng)相對緩慢，即加載時間相對較長。這種假設(shè)使得我們可以忽略瞬時加載引起的慣性效應(yīng)和動態(tài)效應(yīng)，集中精力分析結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定加載條件下的響應(yīng)。
3）不考慮加速度效應(yīng)：
與動態(tài)分析不同，準(zhǔn)靜態(tài)分析不考慮結(jié)構(gòu)加速度和相關(guān)效應(yīng)。這樣簡化的假設(shè)使得分析問題的復(fù)雜度大大降低，適用于很多實際工程問題。
4）時間因素的忽略：
在準(zhǔn)靜態(tài)分析中，時間被認(rèn)為是一個常數(shù)，不是一個變量。這就意味著分析是基于結(jié)構(gòu)的幾何和材料屬性，而不是隨時間變化的。這樣，我們可以將時間因素從分析中剝離出來，使得問題更容易處理。
5）適用范圍：
準(zhǔn)靜態(tài)分析通常適用于那些加載速度相對較慢，可以近似為靜態(tài)的結(jié)構(gòu)問題。例如，建筑物的靜力分析、一般機械零部件的穩(wěn)定性分析等都可以使用準(zhǔn)靜態(tài)分析方法。
2.
展開 Abaqus準(zhǔn)靜態(tài)小例子: 能量平衡、質(zhì)量放大
從這個方程中可以看出，當(dāng)系統(tǒng)的動能不超過內(nèi)能的一個小的比例時（5%—10%）就可以簡單的認(rèn)為是一個準(zhǔn)靜態(tài)響應(yīng)。如果模擬的結(jié)果發(fā)現(xiàn)動能占的比例太大，一般的作法是將加大加載時間，也可以利用質(zhì)量放大技術(shù)。
準(zhǔn)靜態(tài)過程的能量問題
準(zhǔn)靜態(tài)拉伸
1. 如何判斷一個過程是準(zhǔn)靜態(tài)過程，通常通過不同模型的能量響應(yīng)。
在abaqus/Explicit 中，有如下能量平衡方程
EI為內(nèi)能（彈性應(yīng)變能，塑性耗散能，蠕變或粘彈性耗散能，為應(yīng)變能，如殼單元或者梁單元的橫向剪切應(yīng)變儲存的能量）
Ev是粘性耗散能，（阻尼過程做功）
EFD是摩擦耗散能
EKE是動能，
EIHE是內(nèi)部熱能
EW是外載做的外力功
EPW是由于接觸懲罰
ECW是由于約束懲罰
EMW質(zhì)量縮放做功
EHF是通過外部通量產(chǎn)生的外部熱能
能量之間可以轉(zhuǎn)換，但是總量應(yīng)該是一個常數(shù)，這就是能量平衡原理。
2. 單軸拉伸實例說明
圖1 單軸拉伸示意圖
如圖1是一個單軸拉伸示意圖，我們通過質(zhì)量縮放，縮小自然時間等手段可以對計算進(jìn)行加速。但是如果加載過快，就會導(dǎo)致速度過大。質(zhì)量縮放不合理，就會導(dǎo)致質(zhì)量過大，這兩個選項共同影響動能，如果動能在這個過程中占比超過內(nèi)能的5%，那我們認(rèn)為這個就不是準(zhǔn)靜態(tài)過程。需要調(diào)整參數(shù)，重新加載。
如果輸出該過程的能量歷史，曲線應(yīng)該是這樣的。
如果加載過程中，除了要研究的物體，還有施加約束或者剛體，不是我們要研究的主體，但是能量歷史輸出的是整個模型的能量，這時候就要減去剛體部分的動能。分析主體的能量中的動能占比。
圖3 gyroid壓縮過程
如圖3所示，加了兩塊剛體進(jìn)行加載。那么首先要在歷史輸出中定義壓板的能量輸出，之后再用總的動能減去剛體動能，得到極小曲面的動能。進(jìn)而來判斷是否滿足準(zhǔn)靜態(tài)過程。
沒有減去剛體部分動能時，得到的能量曲線是不合理的，如下圖4所示，所以要減去剛體的動能。
圖4 動能與內(nèi)能曲線
展開 
Dyna準(zhǔn)靜態(tài)擠壓分析 ￥10
關(guān)鍵字
*MAT_RIGID
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*DEFINE_CURVE_SMOOTH
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_ID
*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE_ID
*CONTACT_TIED_SHELL_EDGE_TO_SURFACE_ID
光滑曲線加載
計算結(jié)果動畫
能量曲線
如何確定準(zhǔn)靜態(tài)分析合理的計算時間？
先計算箱體模態(tài)，1階模態(tài)頻率為76.8Hz，對應(yīng)的時間周期為0.013s，考慮到加載到150mm停止后的時間，取0.015s作為1倍周期時間。
分別取1倍，10倍，50倍周期時間作為計算時間，結(jié)果如下圖：
藍(lán)色曲線為擠壓力曲線，紅色曲線為剛性墻反力曲線。
對比3種計算時間下的擠壓力曲線：
對于準(zhǔn)靜態(tài)分析，10倍周期以上的計算時間能得到相對準(zhǔn)確的結(jié)果。1倍周期的計算時間得到的結(jié)果帶有明顯的動態(tài)效應(yīng)。
附件為K文件：
展開 高應(yīng)變速率和準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)拉伸性能有什么不同？如何準(zhǔn)確選擇測試設(shè)備？
飛機結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下，材料的力學(xué)行為相較準(zhǔn)靜態(tài)加載需考慮應(yīng)變率效應(yīng)的影響，即隨著加載應(yīng)變率的提高，材料往往呈現(xiàn)出一定的應(yīng)變率敏感性。以往研究表明，高強度材料的強度極限和失效應(yīng)變等參數(shù)隨著應(yīng)變率的提高會發(fā)生顯著變化，因此，為準(zhǔn)確進(jìn)行飛機結(jié)構(gòu)的抗沖擊設(shè)計和分析，需通過試驗手段獲得材料的動態(tài)力學(xué)性能參數(shù)。
一般而言，應(yīng)變率范圍10-1s-1～103s-1為中低應(yīng)變率狀態(tài)，處于該范圍左右兩端之外的則分別為準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率狀態(tài)。需要說明的是在不同的應(yīng)變率范圍，需匹配不同的試驗設(shè)備進(jìn)行力學(xué)性能測試，如圖1所示，如準(zhǔn)靜態(tài)范圍一般通過常規(guī)的靜態(tài)試驗機，中低應(yīng)變率范圍則一般通過高速液壓伺服試驗機，而高應(yīng)變率范圍則一般采用霍普金森桿試驗裝置。相較而言，中低應(yīng)變率范圍內(nèi)的材料動態(tài)力學(xué)性能測試方法尚沒有準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率下的測試方法成熟，主要體現(xiàn)為基于高速液壓伺服試驗機的材料中低應(yīng)變率動態(tài)拉伸試驗相對較少，在關(guān)鍵試驗參數(shù)測試、試驗數(shù)據(jù)處理等方面有待進(jìn)一步形成共識。
圖1 典型材料在不同應(yīng)變率范圍的試驗裝置
高速拉伸試驗機
霍普金森桿
材料的動態(tài)應(yīng)變測試
材料力學(xué)性能試驗中應(yīng)變測試的常規(guī)方法包括應(yīng)變電測法和引伸計測量方法。但受限于常規(guī)應(yīng)變片使用量程的限制，無法測量材料的塑性變形全過程。而材料動態(tài)拉伸試驗為瞬態(tài)破壞過程，傳統(tǒng)機械引伸計易發(fā)生損壞也不適用。因此，在材料動態(tài)拉伸試驗中，常規(guī)的接觸式應(yīng)變測試手段無法適用。
數(shù)字圖像相關(guān)方法（digital image correlation， DIC）是應(yīng)用計算機視覺技術(shù)的一種光學(xué)測量方法，因操作簡單、精度高，可在非接觸條件下進(jìn)行全場變形測量等特點，在試驗力學(xué)領(lǐng)域已獲得越來越廣泛的應(yīng)用。考慮不同的應(yīng)用場景，非接觸應(yīng)變測試可分為基于灰度匹配和基于特征匹配等方法。
展開 MATLAB/FORTRAN | 鍵基近場動力學(xué)（BBPD）動態(tài)松弛法實現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮模擬（含預(yù)制裂隙），反力計算應(yīng)力應(yīng)變曲線 ￥119
程序采用經(jīng)典的動態(tài)松弛算法（Dynamic Relaxation），將動力學(xué)方程轉(zhuǎn)化為解決準(zhǔn)靜態(tài)問題的工具，模擬二維材料在單軸壓縮載荷下的響應(yīng)及裂紋擴(kuò)展過程。
準(zhǔn)靜態(tài)模擬方案：利用動態(tài)松弛代碼，通過人為阻尼迭代，穩(wěn)定求解準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮過程。
預(yù)制裂隙建模：代碼內(nèi)置預(yù)制裂隙邏輯，用戶可根據(jù)需求自定義裂隙的位置、角度和長度，觀察裂隙對材料強度的影響。
鍵基 PD 理論基礎(chǔ)：嚴(yán)格遵循 BBPD 理論，涵蓋近場半徑（Horizon）確定、微模量計算及斷裂準(zhǔn)則。
單軸壓縮工況：預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的單軸壓縮邊界條件，模擬材料在受壓狀態(tài)下的損傷演化。
應(yīng)力應(yīng)變曲線計算：通過反力計算試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
MATLAB/Fortran 編寫：代碼結(jié)構(gòu)清晰，算法邏輯直觀，無須配置復(fù)雜的第三方環(huán)境，適合學(xué)習(xí)與二次開發(fā)。
損傷演化可視化：程序包含后處理模塊，可生成裂紋擴(kuò)展路徑、損傷場分布圖。
參數(shù)可調(diào)：材料參數(shù)、幾何尺寸、離散間距及迭代終止條件均可靈活修改。
展開 LS-DYNA考慮熱效應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸仿真 ￥19.98
本例K文件中去除溫度等關(guān)鍵字可實現(xiàn)無溫度的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸。
1. 工況
某合金材料以某一速率進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)加載，環(huán)境溫度為500攝氏度。試樣網(wǎng)格如圖所示，一端固定，一端進(jìn)行加載，研究溫度效應(yīng)對材料的影響。
2. 求解設(shè)置
本例子，采用隱式算法，設(shè)置*INITIAL_TEMPERATURE、*LOAD_THERMAL，*CONTROL_THERMAL-等關(guān)鍵字，實現(xiàn)金屬材料的熱-力耦合求解
3.結(jié)果
有效應(yīng)力云圖：
溫度云圖：常溫算例中，如有僅結(jié)構(gòu)仿真，沒有熱傳導(dǎo)，使試樣中的塑性功90%轉(zhuǎn)化為溫度。500度算例中，固定端和加載段為剛體材料，不產(chǎn)生熱。
力-位移曲線，從圖中明顯看出溫度的軟化效應(yīng)。
展開 基于經(jīng)驗公式的不同硬度下橡膠Mooney?Rivlin模型本構(gòu)參數(shù)的確定方法（使用LS-DYNA隱式算法進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)橡膠壓縮數(shù)值模擬） ￥12.86
本文采用LS-DYNA中的隱式算法對橡膠材料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮仿真研究，以進(jìn)一步確定較優(yōu)的Mooney?Rivlin模型的材料系數(shù)。橡膠試件尺寸按照美國測試與材料協(xié)會頒發(fā)的橡膠壓縮性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法中設(shè)置[1]，圓柱狀測試樣件直徑設(shè)為28.6mm，厚度設(shè)為12.5mm，載荷加載速率設(shè)置為12mm/min。
具體的仿真設(shè)置可參見付費文件，文件包含DYNA隱式準(zhǔn)靜態(tài)壓縮的K文件、參考文獻(xiàn)PDF及本文內(nèi)容文檔。
本例采用表1中Mooney?Rivlin模型的材料系數(shù)進(jìn)行了硬度為50和70， C2/C1 分別為0.05、0.25和0.5時的硅橡膠壓縮仿真，所得到的等效應(yīng)力云圖和最大主應(yīng)變云圖如圖1和圖2。
圖1 等效應(yīng)力云圖
圖2 最大主應(yīng)變云圖
提取仿真結(jié)果中的載荷和變形曲線，如圖3所示，無論橡膠硬度50還是70，在變形低于1.5mm時，三組系數(shù)的計算結(jié)果幾乎無差異；變形較大時，所進(jìn)行的三組MR系數(shù)中均是 C2/C1 為0.25時在其余兩組曲線中間，因此選定比值為0.25作為MR系數(shù)的計算參考是較為合適的參數(shù)，可盡可能減小誤差，適用于大多數(shù)橡膠材料的仿真計算。
圖3 單軸壓縮載荷隨材料變形的變化曲線
聲明：本文僅根據(jù)理論推導(dǎo)、半經(jīng)驗公式及仿真分析進(jìn)行了Mooney?Rivlin模型本構(gòu)參數(shù)的確定，有條件應(yīng)根據(jù)實際實驗具體確定經(jīng)驗公式及比值，但可參照本文的仿真計算方法開展參數(shù)對比確定。
參考文獻(xiàn)：
[1]American Society for Testing and Materials. (2001). Standard Test Methods for Rubber Properties in Compression (D 575 – 91).
展開 直播回顧 | 《材料準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能測試及在材料分析中的應(yīng)用》
上周四的國高材直播間繼續(xù)上周的“智能注塑之模流分析系列培訓(xùn)課程”的第二節(jié)培訓(xùn)課《材料準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能測試及在材料分析中的應(yīng)用》，龐老師向大家從實驗室設(shè)備硬件、軟件和實驗室人員技能精進(jìn)的方法路徑三方面來展開準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能培訓(xùn)。
（部分直播PPT，完整版請至課程回看）
本周四的國高材直播間繼續(xù)上周的“智能注塑之模流分析系列培訓(xùn)課程”的第三節(jié)培訓(xùn)課《材料流變性能測試及在材料分析中的應(yīng)用》，龐老師將向大家從實驗室設(shè)備硬件、軟件和實驗室人員技能精進(jìn)的方法路徑三方面來展開材料流變性能培訓(xùn)。
培訓(xùn)時間：7月8日 17:00
培訓(xùn)大綱：
1. 流變儀的種類及應(yīng)用范圍
2. 設(shè)備選型及管理方法
3. 測試標(biāo)準(zhǔn)及操作介紹
4. 測試影響因素
5. 測試中常遇到的問題解決方法
培訓(xùn)地址：https://www.yqgqt.org.cn/live/10883
展開 準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效仿真 ￥100
所以提出一種基于準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)的斷裂失效的仿真方法。
Abaqus準(zhǔn)靜態(tài)計算怎樣手動修改應(yīng)力比？
我現(xiàn)在有這樣一個周期載荷，準(zhǔn)靜態(tài)計算后根據(jù)應(yīng)力算出應(yīng)力比，我想修改應(yīng)力比的大小，應(yīng)該怎樣修改這個載荷呢，求各位指點一下
ABAQUS模擬圓管準(zhǔn)靜態(tài)壓縮過程 ￥9.9
軟件：ABAQUS-Explicit
輸出結(jié)果：
n 準(zhǔn)靜態(tài)壓縮過程中，圓管的應(yīng)力與變形
n 圓管的支反力
n 圓管的能量吸收特性（塑性變形耗散能量）
Step1：
建立Part：圓管為殼體3D-deformable-shell，壓板為剛體3D-rigid body-shell，剛體需要添加reference point，位置任意，后面用于設(shè)置重量和邊界條件。
Step2：材料與截面屬性
材料參數(shù)：包含密度、彈性模量、泊松比和屈服強度
Section：厚度為2mm；賦予圓管section，剛體不需要section
Step3：裝配
選擇建立好的part作為instance，通過移動和旋轉(zhuǎn)調(diào)整二者的相對位置，然后通過陣列功能建立對側(cè)的壓板，亦可通過添加instance的方式建立對側(cè)的壓板。
展開 abaqus用riks仿真出的結(jié)果和implicit不中準(zhǔn)靜態(tài)模擬結(jié)果一樣，哪個可信度更高？
abaqus用riks仿真出的結(jié)果和implicit不中準(zhǔn)靜態(tài)模擬結(jié)果一樣，哪個可信度更高？
磁性納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)好前景
與會專家強調(diào)，準(zhǔn)靜態(tài)磁場研究將使人們對周圍變化著的磁場的認(rèn)識在觀念上產(chǎn)生較大的飛躍，甚至催生新原理和新概念的工業(yè)產(chǎn)品系統(tǒng)。隨著準(zhǔn)靜態(tài)磁體制造技術(shù)、準(zhǔn)靜態(tài)磁場探測傳感器技術(shù)、新材料、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其他領(lǐng)域研究的進(jìn)展，準(zhǔn)靜態(tài)磁技術(shù)應(yīng)用也面臨著巨大的發(fā)展機遇。
準(zhǔn)靜態(tài)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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