ansys非線性分析蠕變+2

顯式蠕變E節(jié)September30,2001Inventory#0014914-2隱式和顯式蠕變

E.顯式蠕變過程本節(jié)討論進行顯式蠕變分析的過程。前已述及由于隱式蠕變方法比顯式蠕變更有效和精確而成為首選方法。顯式蠕變使用需要非常小的時間步的Euler向前法,因此會有很多次迭代。與隱式蠕變不同,塑性計算不是同時進行的。首先進行塑性分析,然后是蠕變計算(疊加)，該時間步的塑性應(yīng)變等不進行重新調(diào)整。只要可能,都應(yīng)使用隱式蠕變，然而,有些情況下采用的蠕變法則或單元類型需要使用顯式蠕變。September30,2001Inventory#0014914-3隱式和顯式蠕變

...顯式蠕變過程顯式蠕變材料支持的單元類型:“核心”單元:PLANE42,SOLID45,PLANE82,SOLID92和SOLID95其它單元:LINK1,PLANE2,LINK8,PIPE20,BEAM23,BEAM24,SHELL43,SHELL51,PIPE60,SOLID62和SOLID65注意18x系列單元不支持顯式蠕變。顯式蠕變支持的塑性基本模型:任何使用中的單元類型所支持的塑性模型都可以與顯式蠕變相結(jié)合(如BISO,MISO,BKIN,KINH/MKIN,DP)。前已述及,這是塑性和蠕變的非同時性模擬(首先進行塑性計算,然后是蠕變計算)。September30,2001Inventory#0014914-4隱式和顯式蠕變

...顯式蠕變過程可以使用命令或通過GUI定義一個顯式蠕變模型(在下面的幻燈片中討論)。顯式蠕變沒有與溫度有關(guān)的常數(shù)。由蠕變方程說明溫度相關(guān)性。顯式蠕變常數(shù)定義并輸入為C1,C2等等,其中C1為第一個常數(shù),C6為第六個常數(shù)等。

不必定義所有的常數(shù)，需要使用的常數(shù)數(shù)目與選擇的蠕變方程有關(guān)。September30,2001Inventory#0014914-5隱式和顯式蠕變

...顯式蠕變過程當(dāng)通過命令定義顯式蠕變時,使用TB,CREEP命令,TBOPT=0(或保留空白)。TB,CREEP,mat,ntemp,nptsTBDATA定義實際的常數(shù)。通常用C6常數(shù)指定第一階段蠕變(選擇C6=0到15)，若C1

0或T+Toffset

0,則不計算第一階段蠕變。用C12常數(shù)選擇第二階段蠕變(C12=0或1)，第一階段蠕變方程C6=9-11,13-15已經(jīng)包括第二階段蠕變效應(yīng),所以第二階段蠕變C12常數(shù)被忽略，若C7

0或T+Toffset

0,則不計算第二階段蠕變。用C66常數(shù)指定輻射感應(yīng)蠕變，C6=0至11時使用該方程，若C55

0且C61

0,或T+Toffset

0,則不計算第二階段蠕變。September30,2001Inventory#0014914-6隱式和顯式蠕變

...定義顯式蠕變模型如下的材料GUI中可以選擇所有的顯式蠕變模型:Structural

>Nonlinear

>Inelastic

>RateDependent

>Creep確保首先定義必需的線彈性材料屬性(EX和PRXY)。September30,2001Inventory#0014914-7隱式和顯式蠕變

...定義顯式蠕變模型當(dāng)選擇合適的顯式蠕變模型后,出現(xiàn)一個獨立的對話框顯示需要的輸入項。下面例子中,已經(jīng)定義了一個蠕變方程,提示用戶輸入各種蠕變常數(shù)。September30,2001Inventory#0014914-8隱式和顯式蠕變

...可用的顯式蠕變模型下表為可用的顯式蠕變法則，其方程將在下面的幻燈片說明。

注意對于具體材料,很多蠕變法則有固有的單位(例如C6=11)。請查閱單元手冊的第2.5章節(jié)以保證使用正確的單位系統(tǒng)。September30,2001Inventory#0014914-9隱式和顯式蠕變

...可用的顯式蠕變模型1)

應(yīng)變強化

C6=0

第一階段蠕變2)

時間強化

C6=1

第一階段蠕變3) 廣義指數(shù)

C6=2

第一階段蠕變4) 鋼的蠕變法則

C6=9,10,11,14,or15

第一和第二階段蠕變

參閱單元手冊第2.5章中的定義ec的選項。

September30,2001Inventory#0014914-10隱式和顯式蠕變

...可用的顯式蠕變模型5)

冪函數(shù)蠕變法則

C6=12

第一階段蠕變6)

真冪函數(shù)

C6=13

第一和第二階段蠕變7)

指數(shù)形式

C12=0

第二階段蠕變8)

Norton

C12=1

第二階段蠕變?nèi)渥兦蠼膺^程F節(jié)September30,2001Inventory#0014914-12隱式和顯式蠕變

F.求解蠕變問題前面討論了ANSYS中隱式和顯式蠕變的一些區(qū)別?？捎玫娜渥兎▌t取決于蠕變方法蠕變常數(shù)的輸入不同支持的單元類型不同隱式蠕變是首選方法本節(jié)將回顧蠕變材料模型的求解過程:求解選項后處理適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑻崾倦[式和顯式蠕變求解過程的區(qū)別。September30,2001Inventory#0014914-13隱式和顯式蠕變

...蠕變的求解選項含蠕變材料的模型求解與其他非線性問題類似,但求解蠕變問題時有一些特殊的考慮事項。蠕變是大應(yīng)變還是小應(yīng)變?nèi)Q于該問題。若不能確定,最好打開大變形效應(yīng)。與其它率無關(guān)材料的靜態(tài)非線性分析不同,蠕變分析中“時間”有重要意義。確保結(jié)束時間對于模型和所關(guān)心的時間范圍是合適的。注意分析不是必需為瞬態(tài)分析，慣性效應(yīng)(TIMINT)打開或關(guān)閉取決于該問題。然而,一般來說,由于時間范圍較長,蠕變分析不考慮慣性效應(yīng)(ANTYPE,STATIC或TIMINT,OFF)。September30,2001Inventory#0014914-14隱式和顯式蠕變

...蠕變的求解選項指定蠕變分析的求解類型MainMenu>Solution>-AnalysisType-Sol’nControl…SolutionControls>-BasicTab-AnalysisOptions需要時指定大位移求解（NLGEOM,ON）推薦使用缺省的求解控制設(shè)置(SOLCONTROL)，缺省時,求解控制打開。September30,2001Inventory#0014914-15隱式和顯式蠕變

...蠕變的求解選項在載荷步末使用合適的時間(TIME)。SolutionControls>-BasicTab-TimeControl與其它靜態(tài)分析不同,因為蠕變是率相關(guān)的,在蠕變分析中TIME有其含義。分析可以是靜態(tài)或瞬態(tài)的(不包括或包括慣性效應(yīng))，但TIME應(yīng)該是真實單位。指定一個合適的初始時間步長(DELTIM)來捕捉非線性效應(yīng)，確保最小和最大時間步長也合理。右面例子中,在求解控制對話框中,指定結(jié)束時間為1300.初始時間步是長1.0,最小為0.5,最大為10。(僅供示范)September30,2001Inventory#0014914-16隱式和顯式蠕變

...切換隱式蠕變效應(yīng)僅對于隱式蠕變,RATE(“包括應(yīng)變率效應(yīng)”)命令在分析中用于打開或關(guān)閉蠕變效應(yīng)。SolutionControls>-NonlinearTab-CreepOption這對建立初始條件有用。這種情況下,應(yīng)該設(shè)定一個非常小的結(jié)束時間值(如1e-8),關(guān)閉速率效應(yīng)(RATE,OFF)，正常求解，然后用RATE,ON命令打開蠕變效應(yīng),并指定真實結(jié)束時間。RATE命令僅適用于下述情況:18x系列單元的隱式蠕變(vonMises勢)18x或核心單元的各向異性隱式蠕變(Hill勢)September30,2001Inventory#0014914-17隱式和顯式蠕變

...蠕變應(yīng)變比率因為蠕變是一種路徑相關(guān)現(xiàn)象,確保充分地捕捉響應(yīng)是重要的。ANSYS采用的一個措施是蠕變比率Cs,Cs定義為:

式中,Decr為等效蠕變應(yīng)變增量,eet為修正的等效彈性應(yīng)變(詳見理論手冊第4.2/4.3章)。September30,2001Inventory#0014914-18隱式和顯式蠕變

...蠕變應(yīng)變比率需要時使用后退控制(CUTCONTROL)指定等效蠕變應(yīng)變比率的最大值。SolutionControls>-NonlinearTab-CutbackControlCUTCONTROL,CRPLIMIT,crvalue,1將為隱式蠕變施加蠕變比率的最大值-crvalue。缺省時不指定隱式蠕變極限控制。CUTCONTROL,CRPLIMIT,crvalue,0將為顯式蠕變施加蠕變比率的最大值-crvalue。缺省時顯式蠕變極限為10%。在一個時間步長中,若ANSYS計算的一個蠕變應(yīng)變比率大于crvalue,則求解步自動二分,直到滿足蠕變極限或達到最小時間步長。September30,2001Inventory#0014914-19隱式和顯式蠕變

...蠕變應(yīng)變比率如前所述,顯式蠕變有一個穩(wěn)定性極限，這與蠕變極限0.25(25%)一致,所以指定的極限不能大于該值，使用時,缺省值0.10(10%)比較合適。另一方面,隱式蠕變是絕對穩(wěn)定的,所以沒有穩(wěn)定性極限，因而,缺省時不強加極限。然而,這不意味著隱式蠕變是“絕對精確?！币话阃扑]的蠕變比率極限為1到10(100-1000%),并確保指定一個足夠小的初始時間步長及最小、最大時間步長。蠕變比率被打印在如下所示的輸出文件/窗口: ***LOADSTEP1SUBSTEP94COMPLETED.CUMITER=94

***TIME=940.000TIMEINC=10.0000

***CREEPRATIO=0.7971E-03September30,2001Inventory#0014914-20隱式和顯式蠕變

...指定溫度補償值用TOFFST指定一個絕對溫度補償值。MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>TemperatureUnits通常熱載荷單位可以是oC或oF，TOFFST用于在ANSYS內(nèi)部轉(zhuǎn)換為絕對單位。蠕變方程建立在絕對溫度規(guī)格上，例如在Arrhenius函數(shù)中。September30,2001Inventory#0014914-21隱式和顯式蠕變

...檢查蠕變結(jié)果除了檢查彈性、熱和塑性應(yīng)變外,還可檢查蠕變應(yīng)變。MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu…MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ElementSolu…右面所示對話框中,在左側(cè)選擇蠕變應(yīng)變種類。在右側(cè)選擇蠕變應(yīng)變分量、主蠕變應(yīng)變和有效蠕變應(yīng)變。注意,6.0版本中,不需要EffNu，實際的等效應(yīng)變被計算并存儲。September30,2001Inventory#0014914-22隱式和顯式蠕變

...檢查蠕變結(jié)果也可得到蠕變應(yīng)變能密度,并畫圖或列表。MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu…MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ElementSolu…September30,2001Inventory#0014914-23隱式和顯式蠕變

G.隱式與顯式的比較MNMXXYZANSYS5.6JAN0000:00:00PLOTNO.2NODALSOLUTIONSTEP=2SUB=51TIME=100000EPCREQV(AVG)EffNu=0DMX=1.978SMN=.112E-03SMX=1.097.112E-03.122038.243965.365891.487818.609744.73167.853597.9755231.097MNMXXYZANSYS5.5JAN0000:00:00PLOTNO.2NODALSOLUTIONSTEP=2SUB=5358TIME=100000EPCREQV(AVG)EffNu=0DMX=2.053SMN=.117E-03SMX=1.147.117E-03.12752.254922.382325.509728.637131