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    CAE咨询 / Data Area

    12年的专业CAE咨询服务经验,超过1000个项目的丰富经验积累。

    ABAQUS

    12年的专业CAE咨询服务经验,超过1000个项目的丰富经验积累。

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    应用案例

    发布时间:2013-09-16

    浏览次数:

    • 一.Abaqus在航空航天中的应用
      在飞行器总体设计分析中要考虑的问题有: 
      1.频率和振型 
      2.线性和非线性静态和瞬态应力 
      3.失稳分析 
      4.飞鸟和飞机的撞击 
      5.总体气动性能 
      6.飞机、发动机的气动匹配 
      7.军用飞机的雷达反射特性以及红外辐射特性 
      ABAQUS在此领域的应用:
      ABAQUS强大的动力分析功能可以快速地进行模态和振型计算。ABAQUS可考虑多种因素对模态和振型的影响,可以准确地计算出飞行器在各种条件下的模态和振型。
      借助于多层壳、实体壳及实体单元可以建立复杂的复合材料模型,这些单元允许叠加各向同性或各向异性材料层,材料方向允许变化。ABAQUS提供的失效准则有最大应变失效准则、最大应力失效准则和Tsai—Wu失效准则等,用户也可以通过用户子程序来定义自己的失效准则。ABAQUS的复合材料功能特别适合于大量应用复合材料的新型飞行器。 
      通常,飞机机身有大量的连接,如铆接/焊接/粘结等结构,这些结构的处理是总体分析中极为重要但又难以处理的问题,ABAQUS为处理各种连接结构提供了方便的功能,如网格无关的焊接定义和粘接单元等。同时ABAQUS/Explicit为机身在振动、冲击等作用下的动力响应分析提供了有效的分析手段。一方面软件自身提供了铆接、焊接、粘结等各种功能;另一方面显示求解方法在振动等瞬态分析中容易处理复杂的接触问题等因素。 
      全机静强度分析:
      全机模态分析:
      二.Abaqus在汽车行业的应用
      ABAQUS在汽车碰撞安全中的应用 :
      1.正面碰撞 
      据分析,在汽车碰撞事故中,发生正面碰撞的约占64%,侧面碰撞占20%,尾部碰撞占6%,因此汽车撞击试验重点是正面碰撞。 
      汽车正面碰撞模拟汽车碰撞分为带乘员约束系统和不带乘员约束系统两种方法,碰撞中汽车结构模型应包括:完整的白车身,包括前后风窗;保险杠系统,包括低速吸能系统;前门(带玻璃);发动机、传动系统和固定零部件;排放系统;前悬挂系统;空调和散热器;转向系统;仪表板固定梁;轮胎模型等。乘员约束系统包括驾驶员座椅系统,假人模型、安全带、安全气囊等,假人模型必须经过标定。
      在不带乘员约束系统结构碰撞方案中,考核的目标主要是转向系统的运动(主要是指方向盘的上下、前后和左右运动位移)、脚踏板的前移量和后门槛梁(ROCKER)的速度曲线。 
      2.侧面碰撞 
      在碰撞分析中侧碰与正碰是两个基本的碰撞测试分析。从碰撞发生的情况来看,侧面碰撞仅次于正面碰撞,但是从伤亡情况看,以2000年我国发生的交通事故为例,正面碰撞造成的伤亡人数占26.9%,而侧面碰撞占32.3%。这是因为在侧面碰撞时车身变形生存空间小,所以,侧面碰撞时乘员受伤危险性比正面碰撞高得多,由此可见研究汽车侧面碰撞对改善交通安全至关重要。 
      在侧面碰撞中,为了加强对乘员的保护,车门,门槛和立柱都要设计乘员刚性结构,并将碰撞力有效的传递到具有保护和吸能作用的梁、柱、地板、车顶和其他部件,使撞击力被分散吸收,并最大程度地把可能造成得损害减低到最小程度。 
      三.Abaqus在电子领域的应用
      台式电脑上盖承受静载以及模态分析   
      运用有限元分析的方法计算电脑上盖承受静载时的受力和变形状况,模拟显示器长时间放在机箱上的状况,考察上盖的强度以及设计和成本的优化。
      对台式电脑的整机进行模态分析,主要考察前十阶和主要部件工作频率附近的频段,考察整机刚度,分析本身的结构是否会与硬盘等主要部件发生共振,减少机器工作时的振动和噪声。
      笔记本的产品设计中同样有针对性地进行了静强度分析、模态分析、冲击分析和跌落分析等,以下是针对笔记本产品所最关心地LCD的冲击强度分析和笔记本的跌落分析。
      四.Abaqus在石化行业的应用 
      1.立管的屈曲
      立管由于其尺度问题,在使用过程中容易发生屈曲,立管的屈曲分析对立管的辅设、安装使用等都有很重要的意义。下图是由于热载荷使得立管在侧向发生屈曲。
      2、砂石对管道的侵蚀
      原油在开采过程中,内部通常含有一些小砂石,这些砂石具备一定的速度,它们和传输管道的内壁相互作用,会对管道内壁进行磨损,ABAQUS提供Umeshmotion功能可以对这类问题进行模拟,得到管壁被侵蚀的程度。
      3、扩管分析
      在几千米下的油气井中进行钢管的扩张已经成为整个油田届的技术革新。通过ABAQUS的模拟可以展示出,扩展过程导致的变形和塑性应变,这些可能会引起管道的损伤甚至破裂。通过模拟得到的这些信息可以为工程设计人员进行扩管前修正装备和设计实验室内的实验来评估这一过程。
      五.Abaqus在船舶行业的应用 
      水下爆炸    
      军用船舶,在设计的时候就需要考虑船体以及船载的各种设备承受爆炸载荷作用下的生存能力。舰船受到直接爆炸载荷的作用而损坏的现象经被研究的很了,而越来越多的发现,在海战中舰船由于非接触水下爆炸而受到的破坏占到的比重越来越大。这些非接触的爆破在空气中可能不会带来很大的影响,但由于水在爆炸中能传播很大的力的缘故,他们被证明在水下是能给结构带来更大的灾害。实船的实验耗资巨大,且由于是瞬态实验很多现象不易发觉,故而数值计算在水下爆炸(UNDEX)的分析中能起到重要的作用。
      六.Abaqus在土木行业的应用 
      高层建筑结构的振型分析 
      模态分析是所有动力学分析最基本的内容,模态分析是用来确定结构振动特性(自然频率、振型、振型参与系数)的一种技术。模态分析具有如下好处:使结构设计避免共振或以特定频率进行振动;使工程师可以认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的;有助于在其它动力分析中估算求解控制参数(如时间步长)。由于结构的振动特性决定了结构对于各种动力载荷响应情况,所以模态分析也是其它更详细的动力学分析的起点,例如瞬态动力学分析、谱分析等。结构的振动特性决定结构对于各种动力载荷的响应情况,在准备进行其它动力分析之前首先要进行模态分析。
      ABAQUS提供了两种求解振型的方法:Lanczos方法和Subspace两种方法,两种方法各有优缺点,分别实用于规模较大,频率提取多的结构和规模小,频率提取少的结构。
      某高层建筑的振型图: 
      七.Abaqus在材料成形加工中的应用 
      1.工字钢成形过程模拟
      在轧制工字钢、槽钢等带凸缘的异型断面型钢时,Abaqus软件进行有限元仿真分析,可以对孔型横断面上各处变形进行精确模拟,能够有效解决轧辊、动力消耗大,产品尺寸精度、轧制效率等问题。
      2.锻造过程模拟
      Abaqus提供了强大的处理非线性的功能。可以模拟锻造成形过程中的局部大位移、大转动,以及复杂的接触算法(包括刚体-刚体,刚体-变形体,变形体-变形体,其中刚体表面还可以是解析刚体面),并可以实时计算相应的模具反力。

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