ansys非線性瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析重要命令

1、1非線性結(jié)構(gòu)分析導(dǎo)致非線性的原因主要有三個：狀態(tài)改變；材料非線性；幾何非線性。材料非線性包括：Plasticity塑性MultilinearElasticityMaterialModel多線性彈性材料模型HvpeielasticityMatenalModel超彈性材料模型Beigstiom-BoyceHvpeiviscoelasticMatenalModel貝里斯特倫-博伊斯超MullmsEffectMaterialModelAiusotiopicHvpeielasticityMaterialModelCreepMaterialModelShapeMemoiyAlloyMatenalModel

2、ViscoplasticityViscoelasticityJSwellingMatenalModelUser-DefinedMaterialModel2Plasticity塑性大多數(shù)工程材料在達(dá)到所謂的彈性比例極限前都表現(xiàn)出線性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。超出該極限，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系變?yōu)榉蔷€性，但也不會變成完全沒有彈性。塑性以不可恢復(fù)的變形為特點，當(dāng)應(yīng)力超過屈服極限材料即表現(xiàn)塑性。一般彈性極限與屈服極限差別很小，ANSYS中一般將這兩點當(dāng)成一點。塑性是一個不可恢復(fù)、與路徑相關(guān)的現(xiàn)象。換句話說，載荷施加順序及塑性響應(yīng)順序都影響最終結(jié)果。如果分析中會產(chǎn)生塑性形變，最好以較小的載荷步和時間步求解，以便模型會更

3、遵循載荷-響應(yīng)曲線。Figure8.9ElastoplasticStress-StrainCurveStress如果發(fā)生塑性形變，一個載荷步中進(jìn)行了大量的平衡迭代計算或者塑性變形增量超過15%,自動時間步將減小時間步。如果載荷步太大，程序?qū)⑵椒州d荷步，使用更小的載荷步計算。其他非線性行為可能會伴隨塑性發(fā)生。特別是，大變形和大應(yīng)變兒何非線性經(jīng)常與塑性聯(lián)系在一起。如果你預(yù)測可能會發(fā)生大變形，你必須激活這些效應(yīng)。NLGEOM,ON.對于大應(yīng)變分析，材料應(yīng)力-應(yīng)變屬性應(yīng)當(dāng)使用應(yīng)力+對數(shù)化的形變的方式輸入。2.1塑性材料模型ANSYS中可以使用的塑性模型：/StructuralAnalysisGuide

4、/8.NonlinearStructuralAnalysis/8.4.ModelingMaterialNonlinearitiesBilinearKinematicHardeningMultilinearKinematicHardeningNonlinearKinematicHardeningBilinearIsotropicHardeningMultilinearIsotropicHardeningNonlinearIsotropicHardeningAnisotropicHillAnisotropyDrucker-PragerExtendedDrucker一PragerGursonPlas

5、ticityGursonChabocheCastIronCapModelBilinearKinematicHardeningMaterialModel雙線性隨動硬化雙線性隨動硬化模型(TB,BKIN)假設(shè)總應(yīng)力范圍等于屈服強度的兩倍，以便包括包辛格效應(yīng)。建議該選項使用于遵循vonMises屈服準(zhǔn)則的一般小形變情況。不建議做大變形應(yīng)用。BKIN選項可以綜合蠕變和希爾各向異性選項來仿真更復(fù)雜的材料行為。MultilinearKinematicHardeningMaterialModel多線性隨動硬化模型多線性隨動硬化模型(TB,KINHandTB,MKIN)選項使用Besseling模型，乂叫子層

6、或者覆蓋模型，包辛格效應(yīng)被包括。NonlinearKinematicHardeningMaterialModel非線性隨動硬化模型BilinearIsotropicHardeningMaterialModel雙線性各向同性硬化模型雙線性各向同性硬化模型(TB,BIS0)選項使用vonMises屈服準(zhǔn)則耦合各向同性硬化假設(shè)。該選項優(yōu)先用于大形變(largestrain)分析。BIOS選項可以結(jié)合Chaboche,creep,viscoplastic,andHillanisotropy等選項來仿真復(fù)雜材料模型。MultilinearIsotropicHardeningMaterialModel多線

7、性各向同性硬化模型多線性各向同性硬化模型仃B,MISO)選項類似雙線性各向同性硬化模型，區(qū)別是使用的是多線性曲線。不建議使用該選擇于循環(huán)或高度不成比例載荷歷史的小形變分析。建議用于大變形分析(largestrain)oMISO選項可以包含多達(dá)20個不同溫度曲線，每個曲線允許100個不同應(yīng)力應(yīng)變點。不同曲線的應(yīng)變點還可以不一樣?？梢越Y(jié)合非線性隨動硬化(CHAB0CHE)選項仿真循環(huán)硬化或軟化。還可以結(jié)合creep,viscoplastic,andHillanisotropyoptions仿真復(fù)雜材料模型。NonlinearIsotropicHardeningMaterialModel非線性各向同

8、性硬化模型非線性各向同性硬化模型仃B,NLIS0)選項基于Voce硬化規(guī)律或power硬化規(guī)律。該模型的優(yōu)勢在于材料行為由函數(shù)確定，而函數(shù)由TBDATA命令定義的四個材料常數(shù)確定。你可以通過擬合材料拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線來得到這四個常數(shù)。不同于MISO,不需要擔(dān)心如何恰當(dāng)選定應(yīng)力-應(yīng)變點來輸入。但是該選項只是適用于如下圖所示的拉伸曲線。該選項適合大應(yīng)變分析。可以綜合Chaboche,creep,viscoplastic,andHillanisotropy等選項來反正復(fù)雜材料行為。其他：AnisotropicMaterialModel各向異性材料模型;HillAnisotropyMaterialMo

9、del希爾各向異性材料模型；Drucker-PragerMaterialModel徳魯克-普拉格材料模型，用于顆粒材料(土壤、巖石、水泥);GursonPlasticityMaterialModel高森塑性材料模型，用于多孔金屬材料;Gurson-ChabocheMaterialMode1高森-沙傅什材料模型，用于多孔金屬材料；CastIronMaterialModel鑄鐵材料模型。3瞬態(tài)分析3.1瞬態(tài)分析的三種方法瞬態(tài)分析有三種方法：full,mode-superposition,andreduced。對于涉及非線性(plasticity,largedeflections,largestra

10、in,andsoon)的情況一般使用全積分方法。全積分也是最費時的方法。3.2選擇積分時間步的準(zhǔn)則瞬時分析的精度取決于時間步的大小。太大的時間步可能引起不可接受的誤差，太小的時間步浪費計算時間和資源。4非線性瞬態(tài)熱應(yīng)力分析中的重要命令輸出控制(結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)庫)，建立存儲規(guī)格。間接法計算熱應(yīng)力時，熱分析的結(jié)果文件要作為結(jié)構(gòu)分析的熱載荷輸入。因此，熱分析的載荷步時間步、結(jié)果存儲設(shè)置要適應(yīng)結(jié)構(gòu)分析。OUTRES,Item,Freq,CnameItem:NSOL,節(jié)點結(jié)果；ESOL,單元結(jié)果;ALL,所有。Freq:n,每第n個子步；-n,均分成n段；NONE,一個也不存；ALL,每一子步；LAST

11、,最后一子步；%anay%按數(shù)組提供的時刻來存儲。例1：NSUBST,6OUTRES,ERASE設(shè)置到默認(rèn)值，對于靜態(tài)和瞬態(tài)分析，默認(rèn)的是輸出每一載荷步的最后子步的所有結(jié)果；諧態(tài)分析是每一子步。例2：NSUBST,6OUTRES,NSOL,2每2子步保持節(jié)點結(jié)果，其他不保存例3：NSUBST,6OUTRES,ESOL,4第4子步和第6子步（last）,保存單元結(jié)果保存SAVE,Fname,Ext,-，SlabSlab：ALL,保存所有數(shù)據(jù)（模型數(shù)據(jù)，結(jié)果數(shù)據(jù)，后處理數(shù)據(jù)），默認(rèn)值；MODEL,模型數(shù)據(jù)；SOLU,結(jié)果數(shù)據(jù)。自動時間步AUTOTS,ONDELTIM,DTIME,DTMIN,DTM

12、AX,Carry如果使用自動時間步，當(dāng)Carry二OFF,以DTIME為起始時間步長，最小時間步不小于DTMIN,最大不大于DTMAX,當(dāng)Carry二ON,以上一載荷步的最后子時間步長為起始時間步長。另一個效果相同的命令組合：AUTOTS,ONNSUBST,NSBSTP,NSBMX,NSBMN,Carry例：AUTOTS,1NSUBST,40,1上例中，沒有規(guī)定最多子步數(shù)和最小子步數(shù)，可能會導(dǎo)致子步數(shù)太少，從而精度低。Newton-RaphsonOptionNROPT,FULL,ON全newton-raphson程序?qū)γ恳徊狡胶獾几聞偠染仃?。如果打開自適應(yīng)下載選項，若檢測到不收斂的趨勢，

13、程序?qū)仐壊皇諗康挠嬎愣鴱男麻_始。激活自適應(yīng)下載選項一般會提高程序解決復(fù)雜非線性問題的能力，但是不是每個單元類型都支持該選項。CUTCONTROL,Lab,VALUE,OptionCutback方法是一種用于非線性問題過程中求解誤差太大或者求解收斂困難時自動減小步長的技術(shù)。當(dāng)收斂失敗，程序?qū)r間步長減少為原來的一部分，并自動從上一成功收斂時間步繼續(xù)計算。如果減小的時間步長條件下繼續(xù)收斂失敗，則程序進(jìn)一步減小步長，直到收斂成功或者達(dá)到了指定的最小時間步。線搜索選項LNSRCH,Key線搜索選項(LNSRCH)o該選項可代替自適應(yīng)下降選項。如果線搜索選項是打開的，程序?qū)⒆詣雨P(guān)閉自適應(yīng)選項。非線性分

14、析收斂標(biāo)準(zhǔn)CNVTOL,Lab,VALUE,TOLER,NORM,MINREF設(shè)置分析終結(jié)標(biāo)準(zhǔn)NCNV,KSTOP,DLIM,ITLIM,ETLIM,CPLIM定義瞬時積分參數(shù)TINTP,GAMMA,ALPHA,DELTA,THETA,OSLM,TOL,AVSMOOTH,ALPHAF,ALPHAM變形開關(guān)NLGEOM,KEYKEY:OFF:不包括兒何非線性(缺省)ON：包括幾何非線性(11)選擇方程求解器EQSLV,Lab,TOLER,MULT,KeepFileLab：SPARSE-SparsedirectequationsolverJCG-JacobiConjugateGradientite

15、rativeequationsolveICCG-IncompleteCholeskyConjugateGradientiterativeequationsolverQMR-Quasi-Minima1ResidualiterativeequationsolverPCG-PreconditionedConjugateGradientiterativeequationsolverAMG-AlgebraicMultigriditerativeequationsolver直接解法：a.稀疏矩陣法；b.波前解法稀疏矩陣法：占內(nèi)存大，但運算次數(shù)少；通過變換剛度矩陣的順序使得非零元素最少波前解法：波前法的特點

16、是：剛度矩陣K和載荷列陣P不按自然編號進(jìn)入內(nèi)存而按計算時參加運算的順序排列；在內(nèi)存中只保留盡可能少的一部分K和P的元素。迭代解法：JCG法；PCG法；ICCG法JCG法：可解實數(shù)、對稱、非對稱矩陣PCG法：高效求解各種矩陣(包括病態(tài))，但僅解實、對稱矩陣ICCG法：類似JCG,但更強對大規(guī)模問題，建議釆用PCG法。此法比波前法計算速度要快10倍以上(12)TIMINT,Key,Lab在瞬時熱分析中常常用TIMINT,OFF來關(guān)閉時間積分效果來進(jìn)行穩(wěn)態(tài)求解而得到瞬態(tài)分析的初始條件。如下例。TIMINT,OFFD,ALL,UY,1.0TIME,.001TIMINT,OFFD,ALL,UY,1.0TIME,.001NSUBST,2KBC,1LSWRITEInitialdisplacement二10SmalltimeintervalTwosubstepsSteppedloadsWriteloaddatatoloadstepfile(JobnameSOI)TransientsolutionTransientsolutionTIMINT,ONTIME,.