ANSYSY非線性_幾何非線性分析

1、幾何非線性分析隨著位移增長，一個有限單元已移動的坐標(biāo)可以以多種方式改變結(jié)構(gòu)的剛度。一般來說這類問題總是是非線性的，需要進(jìn)行迭代獲得一個有效的解。大應(yīng)變效應(yīng)一個結(jié)構(gòu)的總剛度依賴于它的組成部件 （單元）的方向和單剛。當(dāng)一個單元 的結(jié)點(diǎn)經(jīng)歷位移后，那個單元對總體結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)可以以兩種方式改變變。首先，如果這個單元的形狀改變，它的單元剛度將改變。（看圖21（a）。其次，如果這個單元的取向改變，它的局部剛度轉(zhuǎn)化到全局部件的變換也將改變。（看圖2 1 （b）。小的變形和小的應(yīng)變分析假定位移小到足夠使所得到的剛度改變無足輕重。這種剛度不變假定意味著使用基于最初幾何形狀的結(jié)構(gòu)剛度的一次 迭代足以計算出小變形

2、分析中的位移。（什么時候使用“小”變形和應(yīng)變依賴于 特定分析中要求的精度等級。相反，大應(yīng)變分析說明由單元的形狀和取向改變導(dǎo)致的剛度改變。因?yàn)閯偠仁芪灰朴绊?，且反之亦然，所以在大?yīng)變分析中需要迭代求解來得到正確的位移。通過發(fā)出 NLGEOM ，ON （ GUI 路徑 Main MenuSolutionAnalysisOptions），來激活大應(yīng)變效應(yīng)。這效應(yīng)改變單元的形狀和取向，且還隨單元轉(zhuǎn) 動表面載荷。（集中載荷和慣性載荷保持它們最初的方向。）在大多數(shù)實(shí)體單元（包括所有的大應(yīng)變和超彈性單元），以及部分的殼單元中大應(yīng)變特性是可用的。在ANSYS/L in ear Plus 程序中大應(yīng)變效應(yīng)是不可

3、用的。（a）丈應(yīng)妾能影響局部【單元）別度SolutionTime/Prequent）。無論何時當(dāng)系統(tǒng)是非保守系統(tǒng)，來自動實(shí)現(xiàn)如在模型中有塑性或摩擦， 或者有多個大位 移解存在，如具有突然轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，使用小的載荷增量具有雙重重要性。關(guān)于大應(yīng)變的特殊建模討論應(yīng)力一應(yīng)變在大應(yīng)變求解中，所有應(yīng) 力一應(yīng)變輸入和結(jié)果將依據(jù)真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)（或?qū)?shù)）應(yīng)變。（一維時，真實(shí)應(yīng)變將表求為。對于響應(yīng)的小應(yīng)變區(qū)，真實(shí)應(yīng)變和工程應(yīng)變基本上是一致的。）要從小工程應(yīng)變轉(zhuǎn)換成對數(shù)應(yīng)變，使用。要從工程應(yīng)力轉(zhuǎn)換成真實(shí)應(yīng)力，使用。（這種應(yīng)力）轉(zhuǎn)化反對不可壓縮塑性應(yīng)力一應(yīng)變數(shù)據(jù)是有效的。）為了得到可接受的結(jié)果，對真實(shí)應(yīng)變超過50%的塑性

4、分析，應(yīng)使用大應(yīng)變單元（VISCO106，107 及 108）0單元的形狀應(yīng)該認(rèn)識到在大應(yīng)變分析的任何迭代中低劣的單元形狀（也就是，大的縱橫比，過度的頂角以及具有負(fù)面積的已扭曲單元）將是有害的。因此，你必須和注意單元的原始形狀一樣注意的單元已扭曲的形狀。（除了探測出具有負(fù)面積的單元外，ANSYS程序?qū)τ谇蠼庵杏龅降牡土訂卧螤畈话l(fā)出任何警告，必須進(jìn)行 人工檢查）如果已扭曲的網(wǎng)格是不能接受的，可以人工改變開始網(wǎng)格（在容限內(nèi)） 以產(chǎn)生合理的最終結(jié)果（參看圖 2 2 ）o11 1111 11變形肓的大應(yīng)變單元（不丼的邊民比、變寵后的丈應(yīng)變卑無 覆好鬧邊怪比）圖22在大應(yīng)變分析中避免低劣單元形狀的發(fā)展

5、具有小應(yīng)變的大偏移小應(yīng)變大轉(zhuǎn)動某些單元支持大的轉(zhuǎn)動，但不支持大的形狀改變。一種稱作大撓度的大應(yīng)變 特性的受限形式對這類單元是適用的。在一個大撓度分析中，單元的轉(zhuǎn)動可以任意地大，但是應(yīng)變假定是小的。大撓度效應(yīng)（沒有大的形狀改變）在 ANSYS/Li near Plus 程序中是可用的。（在 ANSYS/Mecha ni cal, 以及 ANSYS/Structural產(chǎn)品中，對于支持大應(yīng)變特性的單元，大撓度效應(yīng)不能獨(dú)立 于大應(yīng)變效應(yīng)被激活。）在所有梁 單元和大多數(shù)殼單元中，以及許多非線性單 元中這個特性是可用的。通過打開 NLGEOM，ON （ GUI路徑 Main MenuSolutionAn

6、olysis Options）來激活那些支持這一特性的單元中的大位移效應(yīng)。應(yīng)力剛化結(jié)構(gòu)的面外剛度 可能嚴(yán)重地受那個結(jié)構(gòu)中面內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)的影響。面內(nèi)應(yīng) 力和橫向剛度之間的聯(lián)系，通稱為應(yīng)力剛化，在薄的，高應(yīng)力的結(jié)構(gòu)中，如纜索 或薄膜中，是最明顯的。一個鼓面，當(dāng)它繃緊時會產(chǎn)生垂向剛度，這是應(yīng)力強(qiáng)化 結(jié)構(gòu)的一個普通的例子。盡管應(yīng)力剛化理論假定單元的轉(zhuǎn)動和應(yīng)變是小的，在某些結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中（如在圖2-3 （a）中），剛化應(yīng)力僅可以通過進(jìn)行大撓度分析得 到。在其它的系統(tǒng)中（如圖 23（b）中），剛化應(yīng)力可采用小撓度或線性理論得 到。ZYr-xw圖23應(yīng)力硬化梁要在第二類系統(tǒng)中使用應(yīng)力硬化，必須在第一個載荷步中

7、發(fā)出SSTIF, ON(GUI 路徑 Ma in Me nuSolutio nA nalysis Optio ns)ANSYS 程序通過生成和使用一個稱作“應(yīng)力剛化矩陣”的輔助剛度矩陣來考慮應(yīng)力剛化效應(yīng)。盡管應(yīng)力剛度矩陣是使用線性理論得到的， 但由于應(yīng)力(應(yīng)力剛度矩陣)在每次迭代之 間是變化的這個事實(shí)因而它是非線性的。大應(yīng)變和大撓度處理包括進(jìn)初始應(yīng)力效應(yīng)作為它們的理論的一個子集，對于許多實(shí)體和殼單元，當(dāng)大變型效應(yīng)被激活時NLGEOM，ON(GUI路徑MainMen uSolutio nAn alysis Optio ns)自動包括進(jìn)初始硬化效應(yīng)。在大變形分析中NLGEOM，ON丨包含應(yīng)力剛化效應(yīng)SSTIF，ON丨將應(yīng)力剛度