在ansys中导入自定义本构模型---邓肯-张模型
两种本构模型的对比分析
两种本构模型的对比分析
土体本构模型的研究和探讨由来已久,但考虑到土的复杂特性,当其受到外部荷载的作用之后,其变形具有剪胀性、非线性、各向异性、流变性等特性,因此目前所发展的几百个本构模型在实际应用的过程中普遍存在局限性。
为了进一步推动土的本构理论的发展,本文主要从以下几个方面着手进行研究。
第一,系统介绍了目前岩土工程领域广泛应用的本构模型——邓肯-张模型,该模型能够较为完整地描述土体的主要变形特征,并且模型参数也都具有明确的物理意义,一般通过常规的三轴试验来确定其邓肯-张模型的参数。
因此,邓肯-张模型在岩土工程中受到了广泛的应用。
第二,本文引入卢应发教授所提出的新的本构模型,并且对新的本构模型的基本方程、参数的决定、相关系数以及模型特征进行了详细介绍。
新的本构模型阐明了当前在岩土工程领域中现有的众多类型的本构模型的数学基础和假设及其相关联系,针对具有极其复杂力学特性的岩土材料,新的本构模型为建立统一的岩土理论模型提供了新的尝试。
第三,本文分别用邓肯-张模型和新的本构模型对同一试验算例进行计算,两种本构模型的计算结果均取得了令人满意的效果。
最后,本文在有限元软件ABAQUS的平台中实现了邓肯-张模型和新的本构模型的二次开发,利用本文所开发的邓肯-张模型和新的本构模型对同一试验进行模拟分析,验证两种本构模型的适用性,从而为土体本构模型的研究找到新的方法。
CAD导入ANSYS的方法
CAD导入ANSYS的方法ANSYS是一款强大的工程仿真软件，支持多种文件格式，包括CAD格式。
DXF（Drawing Exchange Format）是一种CAD文件格式，可以被许多CAD程序使用。
在ANSYS中将DXF文件导入可以通过以下步骤实现。
1.准备要导入的DXF文件。
确保DXF文件已经完成设计和准备好导入到ANSYS中。
如果需要作出任何修改，请在导入之前完成。
2.打开ANSYS软件。
启动ANSYS工程仿真软件，确保已经加载了所有必要的模块和组件。
3.创建新工程。
在ANSYS的主界面上，选择“创建新工程”或类似的选项，创建一个新的工程。
4.导入DXF文件。
在ANSYS工程界面上，选择“文件”->“导入”->“三维CAD模型”（文件路径和选项可能会有所不同，具体根据软件版本而定）。
在导入对话框中，找到DXF文件所在的位置，并选择它。
然后，点击“打开”按钮。
5.设置导入选项。
在导入对话框中，你可以设置导入选项，如坐标系、单位、长度、尺寸等。
根据DXF文件的属性和设计需求，选择适当的选项。
6.等待导入完成。
ANSYS将开始导入DXF文件，并在导入过程中显示进度条。
等待导入过程完成，不要中途中断操作。
7.检查模型。
在导入完成后，ANSYS将显示导入的DXF文件。
你可以使用ANSYS的多种功能和工具，如缩放、旋转、平移、选择等，来查看和检查导入的模型。
如果需要，可以进行进一步的调整和修改。
8. 保存模型。
在导入的模型得到满意的结果后，选择“文件”->“保存”（或类似选项），将模型保存到ANSYS项目文件中（.wbpj格式），以便以后的使用和分析。
总结：DXF格式是通用的CAD文件格式，可以被许多CAD程序使用。
在ANSYS中将DXF文件导入，需要先创建新工程，然后选择导入选项并指定DXF文件，等待导入完成后，使用ANSYS的功能和工具进行进一步的检查和修改，最后保存模型。
导入DXF文件到ANSYS中可以用于许多工程仿真应用，如结构分析、流体动力学、电磁场等。
ADAMS-ANSYS单位转换问题
Adams-Ansys单位制验证为了在adams做模态分析，就要用到ansys制作mnf文件。
两个软件之间存在单位转换的问题，于是，我用adams做了一个曲柄，采用的单位制是mm-kg-s，长度100mm，宽度20mm，厚度10mm，保存成iges格式，导入到ANSYS中。
在ANSYS中，首先创建了Brick 8node 45单元，然后设置弹性模量和密度的时候，要特别注意了：采用第一种：采用mm-t-s单位（大侠讲：这是工程问题，由于工程上常用mm做长度单位，被迫质量采用吨，这样单位才会封闭。
）1、钢的弹性模量是2*e+005 MPa，根据换算关系，弹性模量就应该是2*e+011Pa。
钢的密度是7810kg/m3，转换成7.81*e-9t/mm3。
泊松比是0.3。
2、划分网格，设置外连点。
在导出到adams中之前，单位应采用user defined，所有单位系数都是unit，user，1000，0.001，1，，，，1。
3、导入adams后发现，匹配成功。
采用第二种：采用m-kg-s单位。
这种单位制的转化在ANSYS前处理中，一直采用m-kg-s单位，1、钢的弹性模量是2*e+011MPa，钢的密度是7801kg/m3。
泊松比是0.3。
中间步骤与上述一致，省略了。
直到输出mnf文件的时候，设置单位user defined，/unit，user，0.001，1，1，，，，1。
（之所以这么设置，我的初衷是因为我在adams中建模用的mm，而在ansys中建模却是m，如果不把长度单位缩小，图形肯定不一致）。
相当于下图操作。
结果证明，第一种方法在图形大小和柔性体质量方面是合适的，第二种方法还需要解决，图形和质量都非常大。
存在疑问：第一种方法的质量差别较小，但转动惯量有较大差别，怎么办？。
ANSYS本构关系
（2）双线性等向强化（BIS0） 也是使用双线性来表示应力－应变曲线，在此选 项中，等向强化的Von Mises 屈服准则被使用， 这个选项一般用于初始各向同性材料的大应变问 题。需要输入的常数与BKIN选项相同。 举例如下: MP,EX,1,200e9 MP,NUXY,1,0.25 MP,GXY,1,150e9 TB,BISO,1 TBDATA,1,300e6,2000e6
就ANSYS而言，可以考虑分离式模型（solid65+link8，认为混 凝土和钢筋粘结很好，如要考虑粘结和滑移，则可引入弹簧单元进行 模拟，比较困难），也可采用分布式模型(带筋的solid65)。而其裂缝 的处理方式则为分布裂缝模型。
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二、关于本构关系
混凝土的本构关系可以分为线弹性、非线性弹性、弹塑性及其它 力学理论等四类，其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系。 混凝土破坏准则从单参数到五参数模型达数十个模型，或借用古典强 度理论或基于试验结果等，各个破坏准则的表达方式和繁简程度各异， 适用范围和计算精度差别也比较大，给使用带来了一定的困难。 就ANSYS而言，其问题比较复杂。 ANSYS混凝土的破坏准则与屈服准则是如何定义的？ 采用tb,concr,matnum则定义了W-W破坏准则(failure criterion)，而 非屈服准则(yield criterion)。W-W破坏准则是用于检查混凝土开裂 和压碎用的，而混凝土的塑性可以另外考虑（当然是在开裂和压碎之 前）。理论上破坏准则(failure criterion)和屈服准则(yield criterion) 是不同的，例如在高静水压力下会发生相当的塑性变形，表现为屈服， 但没有破坏。而工程上又常将二者等同，其原因是工程结构不容许有 很大的塑性变形，且混凝土等材料的屈服点不够明确，但破坏点非常 明确。 定义tb,concr matnum后仅仅是定义了混凝土的破坏准则和缺省的本 构关系，即W—W破坏准则、混凝土开裂和压碎前均为线性的应力应 变关系，而开裂和压碎后采用其给出的本构关系。但屈服准则尚可另 外定义，如tb,MKIN,则定义的屈服准则是Von Mises,流动法则、硬 化法则也就确定了。
ANSYS--理论基础(混凝土及钢筋单元)
ANSYS 理论基础一、钢筋混凝土模型1、Solid65单元——模拟混凝土和岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元，可以模拟混凝土中的加强钢筋（或玻璃纤维、型钢等）；普通8节点三维等参元，增加针对混凝土材料参数和整体式钢筋模型；基本属性：——可以定义3种不同的加固材料；——混凝土具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力;—-加强材料只能受拉压,不能承受剪切力。
三种模型：分离式模型——把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理，各自划分单元,或钢筋视为线单元（杆件link－spar8或管件pipe16,20）；钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟界面的粘结和滑移；整体式模型——将钢筋分布于整个单元中，假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料；组合式模型—-分层组合式：在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层，并对截面的应变作出某些假设（如应变沿截面高度为直线）；或采用带钢筋膜的等参单元。
2、本构模型线性弹性、非线性弹性、弹塑性等；强度理论——Tresca、V on Mises、Druck —Prager等；3、破坏准则单轴破坏（Hongnested等）、双轴破坏（修正的莫尔库仑等）、三轴破坏（最大剪应力、Druck—Prager等），三参数、五参数模型；混凝土开裂前，采用Druck—Prager屈服面模型模拟塑性行为；开裂失效准则,采用William-Warnke五参数强度模型.4、基本数据输入混凝土：ShrCf-Op—张开裂缝的剪切传递系数,0~1ShrCf—Ol—闭合裂缝的剪切传递系数，0。
9～1UnTensSt—抗拉强度，UnCompSt—单轴抗压强度,（若取-1，则以下不必要）BiCompSt—双轴抗压强度，HydroPrs—静水压力,BiCompSt—静水压力下的双轴抗压强度，UnCompSt-静水压力下的单轴抗压强度,TenCrFac—拉应力衰减因子。
加固材料（材料号、体积率、方向角）二、其他材料模型在Ansys中，可在Help菜单中查阅各种不同单元的特性.例1、矩形截面钢筋混凝土板在中心点处作用－2mm的位移,分析板的受力、变形、开裂（采用整体模型分析法).材料性能如下:1、混凝土弹性模量E=24GPa，泊松比ν=0。
基于ANSYS-UPFs教程-仿真论坛
UPFs教程1Pomato157300@中国矿业大学（徐州）力学与建筑工程学院：师访1.简单介绍UPFs(User ProgrammableFeatures，用户可编程接口)是用户在ANSYS提供的Fortran和C 语言源代码（并非真正的源代码，仅仅是ANSYS公司定义好的子程序函数）的基础上，修改其用户可编程子程序和函数，从源代码的层次上扩充ANSYS的功能。
用户需要在相应的Fortran和C语言编译器的支持下，将编译修改后的源代码与ANSYS库相连接形成用户版本的ANSYS可执行文件。
所谓的“用户可编程子程序和函数”，以ANSYS12.0版本为例，在安装时不默认安装，需要选择自定义安装方式，并选择ansys customization files。
安装后这些子程序和函数存在于C:\Program Files\ANSYS Inc\v120\ansys\customize\user目录下，多为*.F,即fortran 文件，用户可对其进行修改，拷贝到相关文件夹并编译连接。
2．利用UPFs可以完成的工作：（1）对ANSYS数据库进行操作。
（2）定义特定的荷载类型。
（3）定义新的单元类型。
（4）在非线性功能中实现对用户实参的运算。
（5）接触问题中实现用户摩擦系数。
（6）定义特定的非线性材料特性———如用户塑性屈服准则、蠕变方程、超弹性特性、失效准则、粘弹性性质等。
（7）用户优化———可以用自己的算法和中断准则替换ANSYS优化过程。
（8）定义用户介入计算过程的方式———在每个ANSYS运行求解、载荷步、子步和平衡迭代的开始和结束处允许用户介入，并允许用户在求解过程中评估计算结果。
3.常用的子程序及函数（1）用户自定义命令user01.F-user10.F用户可以使用它们自定义ANSYS命令在ANSYS中执行usr1（或user2）等命令调用以上user01.F（user02.F）中定义的功能。
这里也可以使用/UCMD命令为user01.F指定一个新名称，再通过该名称执行命令。
ansys和fluent的区别
ANSYS、FLENT、ALGOR、ROBOT、CAESAR II、STAAD PRO、3D3S的区别ANSYS和FLOTRAN1、两个软件的关系：ANSYS公司2005年收购fluent，如今在ansys12版本中已集成fluent2、两个软件使用方向不一样：ANSYS用于固体力学，FLUENT专用于流体力学3、ANSYS的FLOTRAN流体模块是基于有限元方法，FLUENT则是基于有限体积法4、对于机械方向，除了流体机械专业，其他专业更多的使用有限元，也就是说，使用ANSYS更多一些。
流体机械专业则两者都要使用。
ansys侧重于固体传热和应力应变分析等，在求解流体问题是，没有FLUENT好使，airpak主要用于气流组织的模拟，可以作为FLUent的前处理软件fluent专门做流体分析的，热流之类的机械和建筑方向肯定要用ansys流动传热的问题建议用fluent，纯导热问题用ansys。
因为ansys的热分析模块只能处理纯传热问题，不计算流场。
ansys的强项在于处理固体问题，流体有关的问题不是它的擅长，是fluent的擅长。
所以楼主的问题属于固壁传热问题，原来的ansys就可以较好的解决。
另外，虽然说ansys先后收购了CFX和fluent这两个软件，但是ansys仅是指ansys本身的软件，不包括上面的两个。
个人看法：暂时不会出新的混合了上述三种的所谓的新ansys，因为从算法上讲，ansys用的是有限元算法，而fluent和CFX用的是有限体积法，所以暂时无法整合到一起。
ALGORALGOR是新一代的CAE分析工具，在汽车、电子、航空航天、医学、军事、电力系统、石化、土木工程、微机电系统、日用品生产等诸多领域中均得到了广泛的应用。
ALGOR核心代码起源于1970年开发的SAP程序，它是由美国加州大学伯克利分校的K.J.Bathe、E.L.Wilson和F.E.Peterson等人共同研制。
ANSYS中混凝土的本构关系
A N S Y S中混凝土的本构关系-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN一、关于模型钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为三种，即分离式、分布式和组合式模型。
考虑钢筋和混凝土之间的粘结和滑移，则采用引入粘结单元的分离式模型；假定混凝土和钢筋粘结很好，不考虑二者之间的滑移，则三种模型都可以；分离式和分布式模型适用于二维和三维结构分析，后者对杆系结构分析比较适用。
裂缝的处理方式有离散裂缝模型、分布裂缝模型和断裂力学模型，后者目前尚处研究之中，主要应用的是前两种。
离散裂缝模型和分布裂缝模型各有特点，可根据不同的分析目的选择使用。
随着计算速度和网格自动划分的快速实现，离散裂缝模型又有被推广使用的趋势。
就ANSYS而言，她可以考虑分离式模型(solid65+link8，认为混凝土和钢筋粘结很好，如要考虑粘结和滑移，则可引入弹簧单元进行模拟，比较困难！)，也可采用分布式模型(带筋的solid65)。
而其裂缝的处理方式则为分布裂缝模型。
二、关于本构关系混凝土的本构关系可以分为线弹性、非线性弹性、弹塑性及其它力学理论等四类，其中研究最多的是非线性弹性和弹塑性本构关系，其中不乏实用者。
混凝土破坏准则从单参数到五参数模型达数十个模型，或借用古典强度理论或基于试验结果等，各个破坏准则的表达方式和繁简程度各异，适用范围和计算精度差别也比较大，给使用带来了一定的困难。
就ANSYS而言，其问题比较复杂些。
1 ANSYS混凝土的破坏准则与屈服准则是如何定义的？采用tb,concr,matnum则定义了W-W破坏准则(failure criterion)，而非屈服准则(yield criterion)。
W-W破坏准则是用于检查混凝土开裂和压碎用的，而混凝土的塑性可以另外考虑（当然是在开裂和压碎之前）。
理论上破坏准则(failure criterion)和屈服准则(yield criterion)是不同的，例如在高静水压力下会发生相当的塑性变形，表现为屈服，但没有破坏。
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邓肯-张模型的关键点是材料的弹性模量随大小主应力差及小主应力(围压)的变化而变化，用
APDL实现之的基本思路是：给每个单元定义一个材料号，分级施加荷载，在每个荷载步结束
时提取出各单元的大小主应力，据此计算出下个荷载步的弹性模量Et,修改各单元之MP，用
于下一步计算。
以下是一个简单算例，copy出去可直接运行。
!!!常规三轴试验模拟
!!!by taomingxing,NWPU
!!!2003.7.16
FINISH
/CLEAR
/TITLE,Numerical Simulation of three axes testing of soils
/PREP7
*dim,SUy,array,50 !Settlement records
*dim,MaxPs,array,120 !Max history p1-p3
*dim,MaxDs,array,120 !Max history Ds
!*dim,EEt,array,50 !Et of elememt
!!!Duncan-Chang Model
!!!Symbols：c-粘滞力，Fai-内摩擦角，Sf-破坏强度(p1-p3)f，Ds-应力水平，Pa-大气压,P3-
围压
*CREATE,Duncan-Chang !Creat Macro file
*afun,deg !Unit of angle
*set,Pa,1e5
*set,P1,-ArrS3(i) !注意：岩土工程中应力为拉负压正
*set,P3,-ArrS1(i)
*if,P3,LT,0.1*Pa,then
P3=0.1*Pa !围压最小取值
*endif
Sf=2*(c*cos(Fai)+P3*sin(Fai))/(1-sin(Fai)) !Mohr-Coulomb破坏强度(p1-p3)f
Ds=(P1-P3)/Sf !应力水平，
*if,Ds,GT,0.95,then
Ds=0.95 !应力水平最大取值
*endif
!判断加卸荷，如果(P1-P3)小于历史最大值视为卸荷－再加荷过程
*if,MaxPs(i),LT,P1-P3,then
Ei=k*Pa*(P3/Pa)**n
Et=Ei*(1-Rf*Ds)**2 !加荷情况的切线模量
MaxPs(i)=P1-P3 !保存历史最大应力
*elseif,MaxPs(i),GE,P1-P3
Et=Kur*Pa*(P3/Pa)**n !卸荷模量
*endif
mp,ex,i,Et !修改单元i的Et
mp,nuxy,i,Mu
*END
!!!单元类型
et,1,42 !平面四节点单元
KEYOPT,1,3,2 !平面应变
!!!以下定义材料初始模量
mp,ex,1,3.728e7 !砂土的弹性模量
mp,nuxy,1,0.33
mp,dens,1,1800
!!!建立几何模型
blc4,0,0,0.08,0.15 !8cm X 15cm
/PNUM,AREA,1
/REPLOT
!!!网格划分
aesize,all,0.01
mat,1
amesh,all
!!!边界条件
nsel,s,loc,y,0
d,all,Uy !底边界竖向约束
nsel,s,loc,x,0
d,all,Ux !左侧边界水平向约束
nsel,all
/replot
fini
/SOLU
time,0.01 !施加围压
sfl,all,pres,2e5 !200kPa
solve
!!!分级施加荷载，实现非线性计算
!!!荷载增量10kPa,共50级
*DO,ti,1,50
!!!取出计算结果，修改弹性模量
/POST1
*get,SUy(ti),node,29,u,y !Settlement record of time ti
ETABLE,EtabS1,S,1 !取各单元第一主应力
ETABLE,EtabS3,S,3 !取各单元第三主应力
*dim,ArrS1,array,120
*dim,ArrS3,array,120
*do,Num,1,120 !Num为单元编号
*get,ArrS1(Num),elem,Num,etab,EtabS1 !将单元结果存入数组
*get,ArrS3(Num),elem,Num,etab,EtabS3
*enddo
/PREP7
!^^修改砂土单元的Et,单元号1-120
c=0 $Fai=35 $Rf=0.7 $k=400 $n=0.6 $Mu=0.33 $Kur=326.7
*do,i,1,120 !各单元循环计算
*use,Duncan-Chang,c,Fai,Rf,k,n,Mu,Kur !调用Duncan-Chang宏文件
*enddo
!EEt(ti)=ET !保存第120单元之ET
/SOLU
time,ti
sfl,3,pres,2e5+1e4*ti !施加荷载，增量1e4
solve !对ti级荷载情况求解
*ENDDO