ANSYS分析指南精華：非線性_結(jié)構(gòu)分析

1、非線性結(jié)構(gòu)分析的定義 1非線性行為的原因 1非線性分析的重要信息 3非線性分析中使用的命令 8非線性分析步驟綜述 8第一步：建模 9第二步：加載且得到解 9第三步：考察結(jié)果 16非線性分析例題（GUI方法） 20第一步：設(shè)置分析標(biāo)題 21第二步：定義單元類(lèi)型 21第三步：定義材料性質(zhì) 22第四步：定義雙線性各向同性強(qiáng)化數(shù)據(jù)表 22第五步：產(chǎn)生矩形 22第六步：設(shè)置單元尺寸23第七步：劃分網(wǎng)格 23第八步：定義分析類(lèi)型和選項(xiàng)23第九步：定義初始速度 24第十步：施加約束 24第十一步：設(shè)置載荷步選項(xiàng)24第十二步：求解 25第十三步：確定柱體的應(yīng)變 25第十四步：畫(huà)等值線 26第十五步：用Post

2、26定義變量26第十六步：計(jì)算隨時(shí)間變化的速度26非線性分析例題（命令流方法） 27非線性結(jié)構(gòu)分析非線性結(jié)構(gòu)的定義在日常生活中，會(huì)經(jīng)常遇到結(jié)構(gòu)非線性。例如，無(wú)論何時(shí)用釘書(shū)針釘書(shū)，金 屬釘書(shū)釘將永久地彎曲成一個(gè)不同的形狀。(看圖1 1 (a)如果你在一個(gè)木架上放置重物，隨著時(shí)間的遷移它將越來(lái)越下垂。(看圖1 1 (b )。當(dāng)在汽車(chē)或卡車(chē)上裝貨時(shí)，它的輪胎和下面路面間接觸將隨貨物重量的嗇而變化。(看圖1 1 (c)如果將上面例子所載荷變形曲線畫(huà)出來(lái),你將發(fā)現(xiàn)它們都顯示了非線性結(jié)構(gòu)的基本特征 -變化的結(jié)構(gòu)剛性-J L- L'1 -J t)2 L-圖11非線性結(jié)構(gòu)行為的普通例子非線性行為的原因

3、引起結(jié)構(gòu)非線性的原因很多，它可以被分成三種主要類(lèi)型：狀態(tài)變化（包括接觸）許多普通結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)出一種與狀態(tài)相關(guān)的非線性行為，例如，一根只能拉伸的電纜可能是松散的，也可能是繃緊的。軸承套可能是接觸的，也可能是不接觸的，凍土可能是凍結(jié)的，也可能是融化的。這些系統(tǒng)的剛度由于系統(tǒng)狀態(tài)的改變?cè)诓煌闹抵g突然變化。狀態(tài)改變也 許和載荷直接有關(guān)（如在電纜情況中），也可能由某種外部原因引起 （如在凍土中的紊亂熱 力學(xué)條件）。ANSYS程序中單元的激活與殺死選項(xiàng)用來(lái)給這種狀態(tài)的變化建模。接觸是一種很普遍的非線性行為，接觸是狀態(tài)變化非線性類(lèi)型形中一個(gè)特殊而重要的子幾何非線性如果結(jié)構(gòu)經(jīng)受大變形， 它變化的幾何形狀可能

4、會(huì)引起結(jié)構(gòu)的非線性地響應(yīng)。一個(gè)例的垂向剛性）。隨著垂向載荷的增加， 桿不斷彎曲以致于動(dòng)力臂明顯地減少，導(dǎo)致桿端顯示出在較高載荷下不斷增長(zhǎng)的剛性。圖1 2釣魚(yú)桿示范幾何非線性材料非線性非線性的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是結(jié)構(gòu)非線性名的常見(jiàn)原因。許多因素可以影響材料的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)，包括加載歷史（如在彈一 塑性響應(yīng)狀況下），環(huán)境狀況（如溫度），加載的時(shí) 間總量（如在蠕變響應(yīng)狀況下）。牛頓一拉森方法ANSYS程序的方程求解器計(jì)算一系列的聯(lián)立線性方程來(lái)預(yù)測(cè)工程系統(tǒng)的響應(yīng)。然而，非線性結(jié)構(gòu)的行為不能直接用這樣一系列的線性方程表示。需要一系列的帶校正的線性近似來(lái)求解非線性問(wèn)題。逐步遞增載荷和平衡迭代一種近似的非線性救求解是將載荷分成一系列的載荷增量。 可以在幾個(gè)載荷步內(nèi)或者在一個(gè) 載步的幾個(gè)子步內(nèi)施加載荷增量。在每一個(gè)增量的求解完成后，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)載荷增量之 前程序調(diào)整剛度矩陣以反映結(jié)構(gòu)剛度的非線性變化。 遺憾的是，純粹的增量近似不可避免地 隨