靜水壓的案例
紡織品防水測試篇 - AATCC 127耐靜水壓測試
耐靜水壓指標是防水透濕織物的重要指標之一。靜水壓指水通過織物時所遇到的阻力，在標準大氣壓條件下，織物承受持續上升的水壓，直到織物背面滲出水珠為止，此時，測得的水的壓力值即為靜水壓。織物能承受的靜水壓越大，防水性或抗滲漏性越好。針對于不同的織物材料，會有不同的測試方法。
測試原理：
試樣被固定在標準面積的測試區域上，空壓機將0-5bar的空氣加入一個充滿蒸餾水的水罐中，將一定的壓力的水作用于試樣。可通過動態或靜態兩種方法進行測試。
(1)動態法：通過測試一定升壓速率下未與水接觸的試樣的一面的滲出固定數量水珠時的壓力判定試樣的耐靜水壓性能。
(2)靜態法：通過測試一定靜水壓下，對試樣保持該壓力一定時間后的滲水情況來判定材料的耐靜水壓性能。
耐靜水壓測試儀測試法：
耐靜水壓測試儀一般用于戶外運動服裝防水測試，防水面料測試，醫用防護服防護材料透液性，透血性測試。
展開 案例24-充氣滾動輪胎的靜水壓流體分析
主要用到了下列特點和能力：
• 使用具有負體積和正體積的靜水壓流體單元
• 氣體材料模型
• 加固
一個充氣滾動輪胎的瞬態分析將通過多個載荷步展示輪胎的變形。
簡介
對于包含流體-固體之間相互作用的耦合問題，靜水壓流體單元很適合計算流體體積和壓力。通過對靜水壓流體的建模，我們可以研究當其包含在一個固體當中對固體施加多種載荷時流體行為的變化。
這樣的分析在本案例的問題中很有用，能夠檢查在一個輪胎充氣和滾動過程中其內部的空氣壓力、密度和體積的改變。另一個案例應用是研究活塞在壓力缸移動過程中內部氣體體積和壓力的改變。
汽車行業致力于改進氣體燃燒效率和減小能量損耗，而兩者均受到車輛輪胎的滾動阻力影響。為了實現上述兩個目標，準確預測滾動變形輪胎內部的氣體變化情況是十分必要的。
問題描述
一個三維輪胎模型充氣并在道路表面受壓，然后滾動過路面的一個隆起處。輪胎由超彈性材料和加固單元建模，內部的空氣由靜水壓流體單元建模，當載荷施加到輪胎時，監控其壓力、體積和密度。
輪胎充氣到36psi，1ton壓力施加在車軸上來模擬車輛在該車軸上作用的質量部分。
分析分為五個載荷步：
1. 施加重力載荷并設置空氣的參考溫度
2. 將輪胎充氣
3. 將輪胎移動到路面上
4. 移除位移和壓力邊界條件
5. 施加一個加速度邊界條件使輪胎滾過隆起處
載荷步1-4靜態加載，載荷步5為瞬態分析，來研究加載效應對豎直加速度的影響。
建模：
為模擬實際情況，輪胎尺寸與P215/65R16/minivan的一個輪胎大致相同。輪胎使用不可壓縮超彈性材料模型，在實體單元內部有加強單元，用于模擬輪胎結構中的鋼加固。
展開 CFD學習：靜水壓與滲透壓有什么區別？
因此，施加在流體（尤其是水體或浸沒在流體中的物體）上的總壓力可以表示為：
P = pgh + P大氣壓
真正的靜水壓力可以通過從測量的絕對壓力中減去大氣壓來獲得。同樣，隨緯度位置和海拔高度變化的局部重力也會影響靜水壓力測量。隨著溫度的變化，流體的密度可能會發生變化，這就是溫度變化也會影響靜水壓力的原因。
滲透和滲透壓
滲透是一種支持溶劑通過半透膜運動的生物物理學現象。在滲透作用中，溶劑從溶液流過半透膜。流體從低濃度溶液移動通過半透膜。
滲透壓是施加到溶液的壓力，它阻止流體通過半透膜運動。滲透壓是限制流體通過半透膜運動所需的最小壓力。它也被表示為“滲透指數”。潛在滲透壓是溶液在使用半透膜與其純溶劑分離時產生的最高滲透壓。
影響滲透壓的因素
滲透壓與依數性密切相關。滲透壓取決于沸點升高、凝固點降低、蒸氣壓降低等特性。當將溶質溶解在溶液中時，會在流體中觀察到所有這些特性。
計算滲透壓
理想溶液的滲透壓可用下式計算：
π = iCRT
i 是 Vant Hoff 因子
C是溶液中溶質的摩爾濃度
R 是通用氣體常數
T是溫度
靜水壓與滲透壓測量
那么，靜水壓力與滲透壓之間有什么區別？
讓我們看一個例子來說明差異。在體內，靜水壓力確保血液循環，而滲透壓有助于交換體內必要的液體。
靜水壓和滲透壓之間的另一個顯著區別是它們的測量方式。通過測量滲透壓，通常記錄溶液的濃度。滲透壓計用于測量滲透壓，而壓力計用于靜水壓力測量。負載壓力表、麥克勞德壓力表和活塞式壓力表等壓力表也用于測量靜水壓力。
滲透壓和靜水壓的應用
靜水壓與滲透壓之間的差異在我們周圍的環境中很明顯；有許多基于這些原則的化學和生物過程。植物中的水分運輸和使用鹽和糖保存食物只是滲透應用的幾個例子。
展開 靜水壓梯度與邊界的協調問題 ￥60
靜水壓的設置與邊界的不協調問題是設置靜水壓過程中遇到最麻煩的問題，尤其是在需要模擬無限水域條件下，無返射邊界的設置與梯度設置的沖突問題。
ls-dyna通過邊界層的設置與調用相關的關鍵字實現，模擬無限水域的無返射邊界的設置。
對于實現靜水壓力有更搞得效率，減少運行的時間，加快運行的速度。
詳細k文件見后附件
Lsdyna-靜水壓調節 ￥1200
圖 1 靜水壓云圖
圖 2 不同深度凈水壓力
付費內容為模擬文件，附帶答疑服務。
LSDYNA load density depth 靜水壓設置
邊界條件是spc設置，靜水壓通過load-density-depth進行模擬，有人說這個關鍵字和加速度不能同時用，但是我這個沒問題不知道啥原因
ls-dyna模擬流場壓力梯度（靜水壓） ￥30
靜水壓數值模擬
k文件見附件
基于LS-DYNA的初始靜水壓調試
內容：
分別采用 *INITIAL_ALE_HYDROSTATIC 和*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC 對初始靜壓進行調試
1.采用 *INITIAL_ALE_HYDROSTATIC 研究氣泡初始時刻靜水壓，但是邊界條件只能用pool-like邊界，即固定邊界
2.*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC 靈活度比*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC高很多，邊界可以定義流體的流入和流出，4周的邊界條件可以定義遠場邊界。該邊界條件可以用于模擬開闊水域的無反射邊界條件。
結果：
1.首先是*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC結果
和官方公布的計算結果很相近了！
前邊提到，僅僅使用*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC只能用于pool-like邊界而不能用于遠場邊界
（2）*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC+*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC
4。結論
采用*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC+*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC相結合的方法可能是未來靜水壓力初始化的方向，該方法計算效率很高，但是建模需要添加邊界層！
展開 Ansys Mechaniacal | 囊狀氣墊鞋仿真模擬
未使用靜水壓流體單元時的總變形云圖
總結
本仿真展示了如何在 Mechanical 中使用命令行創建靜水壓流體單元，以模擬囊狀氣墊鞋內部的空氣。相同的概念也可用于不可壓縮流體以及不遵循理想氣體定律的氣體。
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淺談精沖齒圈壓板的分析與改進
⑴用具有一定寬度的帶狀斜齒齒圈取代原來的線狀直齒齒圈，增加了垂直于沖裁方向限制坯料移動的材料尺寸，相當于增大了壓邊量，可提供更大和更可靠的壓邊力，從而可為精沖剪切變形區提供更大的靜水壓應力，對限制坯料在沖裁過程中向剪切區流動有利。
⑵使用帶狀斜齒齒圈后在需要提供同樣的壓邊力時，能縮小齒圈高度，減小壓機對齒圈的壓力，延長了齒圈壓板的壽命。
⑶使用帶狀斜齒齒圈后增強了齒圈的強度，類似于使用斜齒輪代替直齒輪，能達到減小搭邊尺寸的目的，延長了齒圈壓板的壽命。
⑷由于斜齒端部的菱形結構，使得單段斜齒的結構合理，每段斜齒的兩端不易崩裂，強度更好。
設計帶狀斜齒分段齒圈時，采用Abaqus 軟件獲得精沖模具和坯料在精沖過程中的靜水壓應力分布云圖，據此調整并設計帶狀斜齒分段齒圈壓板的斜齒角度、齒圈寬度、帶狀長度和分布等，使得坯料剪切變形區具有最大靜水壓應力。
齒圈壓板的其他問題
⑴齒圈壓板選材。齒圈材料對壽命的影響主要體現在材料的材質、硬度和韌性等方面。齒圈材料硬度要遠大于加工坯料硬度。
⑵齒圈壓板制造。齒圈壓板制造時，平行度、垂直度、同軸度等形位公差，加工工藝、裝配精度等因素都會對齒圈壽命產生影響。
⑶齒圈壓板表面強化。對齒圈壓板進行表面硬化處理，提高其綜合力學性能。除氮碳共滲、離子氮化、滲硼、滲鈮、滲釩、表面鍍硬鉻和電火花強化外，化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）已逐步采用，良好的表面強化可提高壽命幾倍到幾十倍。
——摘自《鍛造與沖壓》2019年第4期
展開 關于 Ls-Dyna中材料失效準則的定義
1、材料的通用性破壞準則：`
材料通常為拉破壞或者剪切破壞，靜水壓是以壓為正，拉為負，所以靜水壓破壞就是給出最小的承受壓力，當然需要小于0（即拉力），如果靜水壓小于該值，則材料破壞。相反，應力則是以壓為負，拉為正，故最大主應力或最大等效應力或最大剪應力破壞等等都是給出最大的應力極限，當然大于0，如果拉應力大于該值，則材料破壞，無論是*MAT_ADD_EROSION，還是材料內部自帶的破壞準則還是其他軟件，都遵循以上準則。
注意：屈服不是失效。
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能是為了克服有限元本身的缺陷而提出的一項方法，由于有限元本身是基于連續介質力學的，而在連續介質力學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA 提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大小）后，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。它除了讓單元不再參與計算外，一般還有一個重要的附加功能，就是對僅和“被殺死”單元相連的“孤島”節點，讓其自由度不再參與整體結構計算，以減少計算困難。
展開 
你不知道的CAE小常識（三十二）
1、材料的通用性準則：
材料通常為拉破壞或者剪切破壞，靜水壓是以壓為正，拉為負，所以靜水壓破壞就是給出最小的承受壓力，當然需要小于0（即拉力），如果靜水壓小于該值，則材料破壞。相反，應力則是以壓為負，拉為正，故最大主應力或最大等效應力或最大剪應力破壞等等都是給出最大的應力極限，當然大于0，如果拉應力大于該值，則材料破壞，無論是MAT_ADD_EROSION，還是材料內部自帶的破壞準則還是其他軟件，都遵循以上準則。注意：屈服不是失效。
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能本身是為了克服有限元本身的缺陷的一項方法，由于有限元本身就是基于連續介質力學的，而在連續介質理學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大小）后，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。它除了讓單元不再參與計算外，一般還有一個重要的附加功能，就是對僅和“被殺死”單元相連的“孤島”節點，讓其自由度不再參與整體結構計算，以減少計算困難。
展開 CAE小常識系列：你不知道的CAE小常識（二）
1、材料的通用性破壞準則：
材料通常為拉破壞或者剪切破壞，靜水壓是以壓為正，拉為負，所以靜水壓破壞就是給出最小的承受壓力，當然需要小于0（即拉力），如果靜水壓小于該值，則材料破壞。相反，應力則是以壓為負，拉為正，故最大主應力或最大等效應力或最大剪應力破壞等等都是給出最大的應力極限，當然大于0，如果拉應力大于該值，則材料破壞，無論是*MAT_ADD_EROSION，還是材料內部自帶的破壞準則還是其他軟件，都遵循以上準則。
注意：屈服不是失效。
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能是為了克服有限元本身的缺陷而提出的一項方法，由于有限元本身是基于連續介質力學的，而在連續介質力學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA 提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大小）后，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。它除了讓單元不再參與計算外，一般還有一個重要的附加功能，就是對僅和“被殺死”單元相連的“孤島”節點，讓其自由度不再參與整體結構計算，以減少計算困難。
展開 ls-dyna知識（上）
1、材料的通用性破壞準則：`
材料通常為拉破壞或者剪切破壞，靜水壓是以壓為正，拉為負，所以靜水壓破壞就是給出最小的承受壓力，當然需要小于0（即拉力），如果靜水壓小于該值，則材料破壞。相反，應力則是以壓為負，拉為正，故最大主應力或最大等效應力或最大剪應力破壞等等都是給出最大的應力極限，當然大于0，如果拉應力大于該值，則材料破壞，無論是 *MAT_ADD_EROSION，還是材料內部自帶的破壞準則還是其他軟件，都遵循以上準則。
注意：屈服不是失效。
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能是為了克服有限元本身的缺陷而提出的一項方法，由于有限元本身是基于連續介質力學的，而在連續介質力學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA 提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大小）后，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。
展開 PNAS：黑磷單晶的高壓研究重要進展！
最近，人們利用活塞-圓筒壓腔在2.5GPa的靜水壓范圍內對黑磷單晶開展了詳細研究，發現其在約1GPa還會發生Lifshiz轉變，從半導體轉變為具有非平庸貝里相位的拓撲半金屬，磁電阻和霍爾電阻均表現出明顯的量子振蕩以及具有手性反常的負磁阻行為。然而，由于高壓技術的限制，人們對A7和SC這兩個高壓相的磁電阻行為，尤其是在較好靜水壓下的內稟性質還缺乏系統的研究。
最近，中科院物理所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理重點實驗室EX6組博士孫建平、研究員程金光與凝聚態理論與材料計算重點實驗室研究員向濤，聯合美國德克薩斯大學奧斯汀分校博士李翔、教授周建十、John B. Goodenough、寧波大學博士高淼、日本東京大學教授Yoshiya Uwatoko等合作者，采用六面砧大腔體高壓低溫物性測量裝置，在15GPa靜水壓、1.5 K最低溫和9T磁場的綜合極端環境下，對高質量的黑磷單晶開展了細致的高壓下磁電輸運性質測量，重現了黑磷豐富的高壓相和電子物態，并詳細表征了它們的磁電輸運行為，為全面理解黑磷高壓相的物理性質提供了重要信息。相關成果近日發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。
文章鏈接
http://www.pnas.org/content/115/40/9935
他們首先利用六面砧裝置測試了黑磷單晶的室溫電阻率隨壓力的依賴關系，如圖1所示，電阻率在~1GPa、5GPa和10GPa表現出明顯的反常，分別對應A17相的Lifshitz轉變、A17-A7和A7-SC結構相變，與之前的高壓研究結果吻合。
圖1. 黑磷單晶的結構相變與電阻的壓力依賴關系。
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