ansys非線性分析指南

ANSYS非線性分析指南(1)根本過程第一章構(gòu)造靜力分析1 構(gòu)造分析概述構(gòu)造分析的定義：件，如活塞傳動軸等等。在ANSYS產(chǎn)品家族中有七種構(gòu)造分析的類型，構(gòu)造分析中計算得出的根本未知量-節(jié)點自由度，是位移；其他的一些未知量，如應變、應力和反力，可通過節(jié)點位移導出。七種構(gòu)造分析的類型分別是：靜力分析-用于求解靜力載荷作用下構(gòu)造的位移和應力等。靜力分析超彈性、接觸面和蠕變，等。模態(tài)分析-用于計算構(gòu)造的固有頻率和模態(tài)。諧波分析-用于確定構(gòu)造在隨時間正弦變化的載荷作用下的響應。瞬態(tài)動力分析-用于計算構(gòu)造在隨時間任意變化的載荷作用下的響應，并且可計及上述提到的靜力分析中全部的非線性性質(zhì)。譜分析-是模態(tài)分析的應用拓廣，用于計算由于響應譜或PSD輸入隨機振動引起的應力和應變。屈曲分析-用于計算屈曲載荷和確定屈曲模態(tài)，ANSYS可進展線性特征值和非線性屈曲分析。顯式動力分析-ANSYS/LS-DYNA可用于計算高度非線性動力學和簡潔的接觸問題。除了前面提到的七種分析類型，還有如下特別的分析應用：? 斷裂力學? 復合材料? 疲乏分析? p-Method構(gòu)造分析所用的單元：絕大多數(shù)的ANSYS單元類型可用于構(gòu)造分析。單元類型從簡潔的桿單元和梁單元始終到較為簡潔的層合殼單元和大應變實體單元構(gòu)造線性靜力分析靜力分析的定義：靜力分析中的載荷：靜力分析用于計算由那些不包括慣性和阻尼效應的載荷作用于構(gòu)造或部件荷和構(gòu)造的響應隨時間的變化格外緩慢，靜力分析所施加的載荷包括：? -外部施加的作用力和壓力? -穩(wěn)態(tài)的慣性力如中力和離心力? -位移載荷? -溫度載荷線性靜力分析和非線性靜力分析本節(jié)主要爭論線性靜力分析，非線性靜力分析在下一節(jié)中介紹。線性靜力分析的求解步驟建模施加載荷和邊界條件求解結(jié)果評價和分析非線性構(gòu)造靜力分析非線性構(gòu)造的定義：1─1a；假設你在一個木架上放1─1b；當在汽車或卡車上裝貨1─1c；假設將上面例子的載荷-變形曲線畫出來，你將覺察它們都顯示了非線性構(gòu)造的根本特征-變化的構(gòu)造剛性，即構(gòu)造變形與載荷間不是線性關(guān)系。非線性行為的緣由引起構(gòu)造非線性的緣由很多，它可以被分成三種主要類型：狀態(tài)變化，包括接觸ANSYS程序中單元的激活與殺死選項用來給這種狀態(tài)的變化建模。而重要的子集。幾何非線性力臂明顯地削減，導致桿端顯示出在較高載荷下不斷增長的剛性。材料非線性-應變關(guān)系是構(gòu)造非線性的常見緣由，很多因素可以影響材料的應力-應變性質(zhì)，包括加載歷史(如在彈-塑性響應狀況下)；環(huán)境狀況(如溫度)，加載的時間總量(如在蠕變響應狀況下)。牛頓一拉森方法ANSYS列的帶校正的線性近似來求解非線性問題。逐步遞增載荷和平衡迭代1─3a所示：ANSYS程序通過使用牛頓拉普森平衡迭代抑制了這種困難。它迫使在每一個載荷增量的末端，解到達平衡收斂在某個容限范圍內(nèi)。圖1─3b描述了在單自由度非線性分析中牛頓拉普森平衡迭代的使用，在每次求解前NR方法估算出非平衡載荷，修改剛度矩陣獲得解；持續(xù)這種迭代過程，直到問題收斂。ANSYS程序供給了一系列命令來增加問題的收斂性，如自適應下降、線斂，那么程序或者連續(xù)計算下一個載荷步或者終止(依據(jù)你的指示)?；￠L法NR方穩(wěn)定外形的非線性彎曲問題。對這樣的狀況你可以激活另外一種迭代方法-弧長方法來幫助穩(wěn)定求解?；￠L方法導致NR平衡迭代沿一段弧收斂，從而即使1─4中：非線性求解的組織級別非線性求解被分成三個操作級別：載荷步、子步、平衡迭代。荷步內(nèi)是線性地變化的。(子步或時間步)。圖1─5說明白一段用于非線性分析的典型的載荷歷史。收斂容限當你對平衡迭代確定收斂容限時，你必需答復這些問題：你想基于載荷變形還是聯(lián)立二者來確定收斂容限？既然徑向偏移(以弧度度量)比對應的平移小，你是不是想對這些不同的條目建立不同的收斂準則？當你確定收斂準則時，ANSYS有不同的收斂容限值，對多自由度問題你同樣也有收斂準則的選擇問題。使用以力為根底(或以力矩為根底)的收斂容限，假設需要可以增加以位移為根底(或以轉(zhuǎn)動為根底)的收斂檢查，但是通常不單獨使用位移或轉(zhuǎn)動為根底。止這樣的錯誤應當使用力收斂檢查。保守行為與非保守行為過程依靠性的；假設能量被系統(tǒng)消耗(如由于塑性應變或滑動摩擦)，我們說系統(tǒng)是非保守1─7。有多于一個的解是有效的(如在突然轉(zhuǎn)變分析中)。這樣的分析也可能是過程相關(guān)的。過程相關(guān)問題通常要求緩慢加載(也就是使用很多子步)，逐步到達最終的載荷值。子步當使用多個子步時,你需要考慮精度和代價之間的平衡。更多的子步(也就是小的時間步)通常導致較好的精度,ANSYS供給兩種方法來把握子步數(shù)：子步數(shù)或時間步長我們既可以通過指定實際的子步數(shù)也可以通過指定時間步長把握子步數(shù)。自動時間步長ANSYS程序基于構(gòu)造的特性和系統(tǒng)的響應來調(diào)整時間步長。子步數(shù)衡迭代數(shù)。自動時間分步不確信你的問題將成功地收斂，你或許想要使用自動時間分步來激活ANSYS程序的二分特點。續(xù)這一過程直到獲得收斂或到達最小時間步長(由你指定)。載荷和位移方向當構(gòu)造經(jīng)受大變形時，應當考慮到載荷將發(fā)生了什么變化。在很多狀況中，力將轉(zhuǎn)變方向隨著單元方向的轉(zhuǎn)變而變化。ANSYS元外表的法向且可被用來模擬跟隨力。圖1─8說明白恒力和跟隨力。留意-在大變形分析中不修正結(jié)點坐標系方向，因此計算出的位移在最初的方向上輸出。非線性瞬態(tài)過程的分析自動時間分步和二等分特點同樣也適用于瞬態(tài)過程分析。非線性分析中用到的命令GUI選擇相像的選項來建模和求解問題。本章后面的局部“非線性實例分析(命令)“給你顯示了使用批處理方法用ANSYS分析一個非線性分析時的一系列命令，另一局部“非線性實例分析(GUI方法)“ANSYSGUI中執(zhí)行同樣的例子分析。ANSYS非線性分析指南(2)-根本過程(續(xù))2023-10-0407:18:55| 分類：ANSYS非線性| 標簽：非線性步驟自動時間步 |舉報|字號訂閱ANSYS非線性分析指南非線性分析步驟綜述分析的適當過程中添加了需要的非線性特性。如何進展非線性靜態(tài)分析主要由三個主要步驟組成：建模加載且得到解考察結(jié)果1建模括特別的單元或非線性材料性質(zhì)。假設模型中包含大應變效應，應力-應變數(shù)據(jù)必需依據(jù)真實應力和真實或?qū)?shù)應變表示。步驟2加載且得到解處理過程如下： ANSYS求解器命令：/SolutionGUI：MainMenu>Solution定義分析類型及分析選項(也就是在你發(fā)出第一個SOLVL命令之后)不能被轉(zhuǎn)變。ANSYS供給這些選項用于靜態(tài)分析。(ANTYPE)。一般狀況下會使用NewAnalysis(的分析)。選項：分析類型靜態(tài)(ANTYPE)Static(靜態(tài))選項：大變形或大應變選項(GEOM)并不是全部的非線性分析都將產(chǎn)生大變形，參看“使用幾何非線性“對大變型的進一步爭論。選項：應力剛化效應(SSTIF)ON。選項：牛頓拉普森選項(NROPT)改一次正切矩陣，你可以指定這些值中的一個。程序選擇(NROPTANTO)：程序基于你模型中存在的非線性種類選擇用這些選項中的一個。在需要時牛頓拉普森方法將自動激活自適應下降。完全(NROPT，F(xiàn)NLL)-拉普森處理方法。得收斂的力氣。修正的(NROPT，MODI)：程序使用修正的牛頓-拉普森方法。間，矩陣不被轉(zhuǎn)變。這個選項不適用于大變形分析，自適應下降是不行用的。初始剛度(NROPT，INIT)：程序在每一次平衡迭代中都使用初始得到收斂。它不適用于大變形分析，自適應下降是不行用的。選項：方程求解器對于非線性分析使用前面的求解器(缺省選項)。但外表力將跟隨構(gòu)造而變化。性靜態(tài)分析是可用的。一般選項一般選項包括以下內(nèi)容：Time(TIME)ANSYSTIME參數(shù)識別出載荷步和子步。使用TIME命令來定義受某些實際物理量(如先后時間、所施加的壓力等等)限制的TIME值，程序通過這個選項來指定載荷步的末端時間。留意-在沒有指定TIME步按1.0增加TIME，在第一個載荷步的末端以TIME=1.0開頭。時間步的數(shù)目NSUBST時間步長DELTIM非線性分析要求在每一個載荷步內(nèi)有多個子步(或時間步,這兩個術(shù)語是等效的)ANSYS可以漸漸施加所給定的載荷得到準確的解。NSUBST和DELTIM命令都獲得同樣的效果(給定載荷步的起始、最小及最大步長)。NSNBSTDELTIM明確地定省時是每個載荷步有一個子步。漸進式或階躍式的加載由于依據(jù)缺省，載荷將為漸進式的階躍式的載荷(KBC1)。除了在率-相關(guān)材料行為情狀下，蠕變或粘塑性在靜態(tài)分析中通常沒有意義。自動時間分步(AUTOTS)OFF-關(guān)閉。你可以用AUTOTS成后下一個時間步長的大小基于四種因素估量：間步長減小的緣由。對非線性單元狀態(tài)轉(zhuǎn)變推想，當狀態(tài)轉(zhuǎn)變接近時減小時間步長。塑性應變增加的大小。蠕變增加的大小。非線性選項的最大數(shù)(NEQIT)。我們可以用缺省的收斂準則，也可以自己定義收斂準則。-收斂準則：CNVTOL缺省的收斂準則依據(jù)缺省，程序?qū)⒁訴ALUE*TOLER的值對力(或者力矩)進展收斂檢查。VALUE(或所加位移、Netwton-Raphson回復力)的SRSS和MINREF(1.0)中取值較大者(TOLER0.001)。(i)(i─1)次迭代之間的位移轉(zhuǎn)變上。留意-假設你明確地定義了任何收斂準則，CNVTOL此，假設你定義了位移收斂檢查，你將不得不再定義力收斂檢查(使用多個CNVTOL命令來定義多個收斂準則)。用戶收斂準則你可以定義用戶收斂準則替代缺省的值.(加放松TOLER兩個數(shù)量級。一般地你應當連續(xù)使用VALUE的缺省值，也就是通過調(diào)整TOLER而不是VALUL來轉(zhuǎn)變收斂準則。你應當確保MINREF=1.0的缺省值在你的分析范圍內(nèi)有意義。DOF系統(tǒng)中檢查收斂要在單自由度(DOF)DOF后比照給定的收斂準則(VALUE*TOLER)參看這個值(同樣也可以對的單一DOF的位移(和旋度)收斂進展類似的檢查。)然而在多DOF系統(tǒng)中你或許想使用不同的比較方法。ANSYS程序供給三種不同的矢量標準用于收斂核查。無限標準：在你模型中的每一個DOF處重復單DOF核查；LIDOFS(力矩)確實定值的總和相比照；L2DOFS(或力矩)的平方總和的平方根進行收斂檢查。實例對于下面例子，假設不平衡力在每一個DOF處單獨檢查小于或等于50000*0.0005(2.5)且假設位移的轉(zhuǎn)變(以平方和的平方根檢查)小于100*.001(0.01)子步將認為是收斂的。命令：CNVTOL,F,50000,0.005,0CNVTOL,U,100,0.001,2平衡迭代的最大次數(shù)(NEQIT)使用這個選項來對在每一個子步中進展的最大平衡迭代次數(shù)實行限制(缺省=25)。假設在這個平衡迭代次數(shù)之內(nèi)不能滿足收斂準則，且假設自動時間步長是翻開的(AUTOTS)NCNV命令中發(fā)出的指示)。求解終止選項(NCNV)這個選項處理五種不同的終止準則假設位移太大，它建立一個用于終止分析和程序執(zhí)行的準則它對累積迭代次數(shù)設置限制它對整個時間設置限制CPU時間設置限制弧長選項ARCLEN(也就是構(gòu)造的載荷位移曲線的斜度將為0或負值定數(shù)值求解。激活弧長方法的典型的系列命令顯示在這里留意-當適宜時你可以和弧長方法一起使用很多其它的分析和載荷步選項，然而你不應和弧長方法一起使用以下選項：不要使用線搜尋(LNSRCH)，時間步長推想(PRED)，自適應下降(NROPTON)，自動時間步長(AUTOTS，TIME，DELTIM)-(TIMINT)。-(PRED)對于每一個子步的第一次平衡迭代，你可以激活和DOF在包含大轉(zhuǎn)動或粘彈性的分析中它并不是格外有用。線性搜尋選項(LNSRCH)應，這個收斂提高工具用程序計算出的比例因子(具有0和1之間的值)，乘以計算出的位移增量。由于線性搜尋算法是用來對自適應下降選項(NROPT)時激活線性搜尋和自適應下降。當存在強迫位移時，直到迭代中至少有一次具有一個的線性搜尋值，運算才會收斂。ANSYS調(diào)整整個DU矢量，包括強迫位移值；否則，除了強迫DOF處，一個小的位移值將隨處發(fā)生，直到迭代中的某一次具有1的線搜尋值，ANSYS才施加全部位移值。蠕變準則(CRPLIM，CRCR)假設構(gòu)造表現(xiàn)出蠕變行為可以指定蠕變準則用于自動時間步調(diào)整(假設自動時間步長(AUTOTS)不是翻開的，這個蠕變準則將無效。)程序?qū)θ繂卧嬎闳鋺冊隽?在最近時間步中蠕變的變化)對彈性應變的比值，假設最大比值比判據(jù)大程序?qū)p小下一個時間步長假設比判據(jù)小程序或許增加下一個時間步長。(同樣地程序?qū)炎詣訒r間步長建立在平衡迭代次數(shù)、馬上發(fā)生的單元狀態(tài)轉(zhuǎn)變以及塑性應變增量的根底上時間步長將被調(diào)整到對應這些工程中的任何一個所計算出的最小值。) 假設比值高于0.25的穩(wěn)定界限，且假設時間增量不能被減小解可能發(fā)散且分析將由于錯誤信息而終止這個問題可以通過使最小時間步長足夠小以避開(DELTIMN，SUBST)激活和殺死選項在ANSYS/Mechanical和ANSYS/LSDYNA產(chǎn)品中，你可以去殺死和激活單元來模擬材料的消去和添加。程序通過用一個格外小的數(shù)(ESTIF命令設置)乘以它的剛度從總“殺死“(壓力、熱)你SOLUTION中產(chǎn)生的單元?！罢Q生“的那些單元，在第一個載荷步前應“殺死“，然后在適當?shù)妮d荷步的開頭被重激活。當單元被重激活時，它們(假設NLGEOMON)它們的幾何〔〕被修改來與它們的當前偏移位置相適應。殺死(EKILL)激活(EALIVE)轉(zhuǎn)變材料性質(zhì)參考號(MPCHG)這個選項允許你在載荷步間轉(zhuǎn)變一個單元的材料性質(zhì)。EKILL適用于大多數(shù)單元類型；MPCHG適用于所于單元類型。輸出把握選項輸出把握選項包括以下：打印輸出(OUTPR)使用這個選項來在輸出文件〔Jobname.out)中包括所想要的結(jié)果數(shù)據(jù)。結(jié)果文件輸出(OUTRES)這個選項把握結(jié)果文件中的數(shù)據(jù)(Jobname.rst)。OUTPR和OUTRES用來把握結(jié)果被寫入這些文件的頻率。結(jié)果外推(ERESX)這個選項依據(jù)缺省拷貝一個單元的積分點應力和彈性應變結(jié)果到結(jié)點(塑性、蠕變、膨脹)的話，積分點非線性變化總是被拷貝到結(jié)點。留意對輸出行使以下警告：恰當使用多個OUTRES或OUTPR命令有時可能有一點小的技巧。寫入全部子步，設置OUTRES中的FREQ域為ALL。依據(jù)缺者只有1000個結(jié)果集子步可以被寫入結(jié)果文件，假設超過了這個數(shù)目〔基于你的OUTRES指定〕，程序?qū)⒂捎阱e誤而終止。使用命令/CONFIGN,RES來增加這個界限。命令：SAVEGUI：UtilityMenu>File>SaveAs開頭求解計算SOLVEGUI：MainMenn>Solution>Solve>CurrentLS3至6。SOLUTION處理器FINISHGUISolution菜單步驟3：考察結(jié)果POST1POST26時間歷程后處理器來考察這些結(jié)果。記住用POST1一次僅可以讀取一個子步，且來自那個子步的結(jié)果應當已Jobname.rstOUTRES把握哪一個子步的結(jié)果被存Jobname.rstPOST1后處理挨次將在下面描述。要記住的要點：用POST1考察結(jié)果數(shù)據(jù)庫中的模型必需與用于求解計算的模型一樣；結(jié)果文件Jobname.rst必需是可用的。POST1考察結(jié)果檢查你的輸出文件(Jobname.out)是否在全部子步的分析都收斂假設你的解收斂那么連續(xù)進展后處理。POST1，假設用于求解的模型現(xiàn)在不在數(shù)據(jù)中，執(zhí)行RESUME操作。命令：POST1GUI：MainMenu>GeneralPostproc識別，但是不能依據(jù)時間識別出弧長結(jié)果。命令：SETGUI：MainMenn>GeneralPostproc>ReadResults>Loadstep同樣地，你可以使用SUBSET或者APPEND命令來只對選出的局部模型讀取或者合并結(jié)果數(shù)據(jù)。這些命令中的任何一個中的LIST參數(shù)列出結(jié)果文INRES命令限制從結(jié)果文件到根本數(shù)據(jù)被寫的數(shù)ETABLL命令對選出的單元進展后處理。留意：假設你指定了一個沒有結(jié)果可用的Time值，ANSYS程序?qū)⑦M展線性內(nèi)插來計算出那個Time處的結(jié)果。需要生疏到，在非線性分析中，這種1─9。因此，對于非線性分析通常TIME處進展后處理。使用以下任意選項顯示結(jié)果PLDISPGUI： MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShapes(IDSCALE,,1)選項：等值線顯示命令：PLNSOL 或者PLESOLGUI： MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSoluElementSolu使用這些選項來顯示應力、應變、或者任何其它可用工程的等值線。假設(同的材料類型、或者由于鄰近的單元的死活屬性不同而產(chǎn)生)，你應當留意避開結(jié)果中的結(jié)點應力平均錯誤。PLETAB,PLLSGUIS： MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>PlotElementTableMainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>LineElemResPLETAB(GUI路徑：MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>PlotElementTable)來繪制單元表數(shù)據(jù)的等值線；PLLS(GUIMainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>LineelemRes)來繪制線單元數(shù)據(jù)的等值線。命令：PRNSOL(結(jié)點結(jié)果)PRESOL(單元結(jié)果)PRRSOL(反作用力數(shù)據(jù))PRETAB(數(shù)據(jù)表結(jié)果)PRITER子步總計數(shù)據(jù))等等NSORTESORTGUIS：MainMenu>GeneralPostproc>List