2-练习-体积锁定

1、体积锁定体积锁定练习练习2参考参考: 培训手册培训手册单元技术单元技术 (2-64)Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-2练习练习2: 体积锁定体积锁定轴对称方坯轴对称方坯目的目的示范、检测及减轻体积锁定。示范、检测及减轻体积锁定。目标目标求解锻造方坯的非线性分析求解锻造方坯的非线性分析模型描述模型描述二维二维轴对称方坯轴对称方坯，弹性弹性-理想塑性材料理想塑性材料(BISO)刚性件刚性件柔形方坯柔形方坯Advanced Structural

2、 Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-3练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯1.读入输入文件读入输入文件“ANL_W02_VoluLock.inp”使用使用 GUI 菜单方法菜单方法:Utility Menu File Read Input From选择文件选择文件 “ANL_W02_VoluLock.inp”点击点击 OK或命令输入方法或命令输入方法:/INPUT, ANL_W02_VoluLock, inp 提示提示:这将读入输入文件这将读入输入文件, 生成

3、当前练习的几何体、载生成当前练习的几何体、载荷和边界条件。将得到方坯的矩形网格和刚性目荷和边界条件。将得到方坯的矩形网格和刚性目标面。标面。当前数据库被删除当前数据库被删除, 工作名改为工作名改为 “Exercise_2”。图形和其它设置将与这些幻灯片一致。图形和其它设置将与这些幻灯片一致。Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-4练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯2.验证验证 PLANE42 单元选项单元选项 (4-节点四

4、边形节点四边形)使用使用 GUI 菜单方法菜单方法:Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 选择选择 “Type 1 PLANE42”点击点击 Options验证单元选项验证单元选项, 然后点击然后点击 OK选择选择 Close或命令输入方法或命令输入方法:/PREP7ETLIST提示提示:单元类型单元类型 1 是是 PLANE42 单元单元, 没有没有 “extra displacement shapes”。它提供一个完全积分。它提供一个完全积分的、基于传统位移的单元的、基于传统位移的单元 前已述及该单元容前已述及该单元容易易剪

5、切锁定和体积锁定剪切锁定和体积锁定。Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-5练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯3.添加弹性和非线性塑性特性添加弹性和非线性塑性特性使用使用GUI 菜单方法菜单方法:Main Menu Preprocessor Material Props Material Models 选择选择 “Structural Nonlinear Inelastic Rate Independent Isotrop

6、ic Hardening Plasticity Mises Plasticity Bilinear”首先提示输入线性属性首先提示输入线性属性, 点击点击 OK “EX” 输入输入“200”“PRXY” 输入输入“0.3” 点击点击 OK“Yield Stss” 输入输入 “0.7” “Tang Mod” 输入输入 “0”点击点击 OK选择选择 “Material Exit”或命令输入方法或命令输入方法:MP, EX, 1, 200MP, PRXY, 1, 0.3TB, BISO, 1, 1TBDATA, 1, 0.7, 0.0Advanced Structural Nonlinearities

7、 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-6练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯4.指定非线性分析的求解选项。指定非线性分析的求解选项。使用使用 GUI 菜单方法菜单方法:Main Menu Solution -Analysis Type- Soln Control 选择选择“Analysis Options” 下的下的 “Large Displacement Static”“Number of substeps” 输入输入 “100” “Max no. of substeps” 输入输入 “1

8、e5”“Min no. of substeps” 输入输入 “20”选择选择 “Frequency”下的下的“Write every substep”点击点击 OK或命令输入方法或命令输入方法:/SOLUNLGEOM, ONNSUBST, 100, 1e5, 20OUTRES, ALL, ALL提示提示:为了调试为了调试, 保存所有的中间结果。保存所有的中间结果。Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-7练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称

9、方坯轴对称方坯求解问题前求解问题前, 最好看一下模型的网格、边界条件和现有的其它单元最好看一下模型的网格、边界条件和现有的其它单元, 以便更熟悉以便更熟悉模型。模型。有一个刚性目标面有一个刚性目标面, 其端部的控制节点控制它，外加位移作用于控制节点上，接其端部的控制节点控制它，外加位移作用于控制节点上，接触单元覆盖在变形网格上触单元覆盖在变形网格上, 如箭头所示。如箭头所示。轴对称边界条件轴对称边界条件(沿沿 X=0 有有 UX=0)和对称平面边界条件和对称平面边界条件(沿沿 Y=0 有有 UY=0) 也施加也施加在模型上。在模型上。采用采用 (a) 没有特殊位移形状的没有特殊位移形状的 PL

10、ANE42 单元和单元和 (b) B-Bar 方法的方法的 PLANE182 单单元求解模型。元求解模型。刚性目标面刚性目标面柔性方坯柔性方坯控制节点控制节点接触单元接触单元Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-8练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯5.求解非线性模型求解非线性模型使用使用GUI菜单方法菜单方法:Main Menu Solution -Solve- Current LS查看状态窗口后查看状态窗口后, 选择选择

11、 “File Close”关闭关闭它它点击点击 OK 开始分析开始分析或命令输入方法或命令输入方法:SOLVE 提示提示:因为这是一个非线性分析因为这是一个非线性分析, 求解可能需要几分钟求解可能需要几分钟, 与使用的硬件有关。与使用的硬件有关。最好检查求解窗口最好检查求解窗口(/STAT, SOLU) 以保证求解以保证求解设置正确。在这种情况下设置正确。在这种情况下, 问题维数问题维数(有有UX, UY自由度的二维问题自由度的二维问题)、非线性几何效应的使用、非线性几何效应的使用、子步数和输出结果的频率是最重要的设置。子步数和输出结果的频率是最重要的设置。Advanced Structura

12、l Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-9练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯6.查看静水压力最后结果。查看静水压力最后结果。使用使用 GUI 菜单方法菜单方法:Main Menu General Postproc -Read Results- Last Set该命令载入最后结果集。该命令载入最后结果集。Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Element Solu 选择左侧选择左侧 “St

13、ress”, 然后选择右侧然后选择右侧 “HydrostPres HPRE”点击点击 OK , 画出静水压力画出静水压力或命令输入方法或命令输入方法:/POST1SET, LASTPLESOL, NL, HPRES提示提示:每个单元的静水压力有明显的差异，这种棋盘状每个单元的静水压力有明显的差异，这种棋盘状方式表明体积锁定是一个问题。方式表明体积锁定是一个问题。Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-10练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称

14、方坯轴对称方坯7.列出控制节点的反作用力。列出控制节点的反作用力。使用使用 GUI 菜单方法菜单方法:Main Menu General Postproc List Results Reaction Solu 点击点击 OK 列出反作用力列出反作用力。刚性接触面的刚性接触面的控制节点是节点控制节点是节点6。或命令输入方法或命令输入方法:PRRSOL提示提示:请注意控制节点的反作用力请注意控制节点的反作用力, 它在它在 Y 方向为方向为-596。因为在刚性表面施加一个位移因为在刚性表面施加一个位移, 所以反作用力所以反作用力表明在表明在 Y 方向上移动刚性面方向上移动刚性面1 单位时需要多单位时

15、需要多大力。大力。下面下面, 把单元类型转换为把单元类型转换为 B-Bar 法的法的PLANE182单元。单元。Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-11练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯8.现在用现在用 PLANE182 B-Bar 法，重新进入前处理法，重新进入前处理器器, 改变单元类型。改变单元类型。使用命令输入方法使用命令输入方法:/PREP7ET, 1, 182, , , 1提示提示:对于该操作对于该操作, 使用

16、命令方法更容易使用命令方法更容易, 所以这里没所以这里没有介绍等效的有介绍等效的 GUI 菜单。菜单。我们已经把单元类型我们已经把单元类型 1 从从PLANE42单元转换为单元转换为PLANE182, 使用轴对称选项。使用轴对称选项。缺省时缺省时, PLANE182单元使用单元使用 B-Bar 方法方法, B-Bar 方法能很好地处理几乎不可压缩问题的体方法能很好地处理几乎不可压缩问题的体积锁定。积锁定。Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-1

17、2练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯9.重新求解非线性模型重新求解非线性模型使用使用 GUI 菜单方法菜单方法:Main Menu Solution -Solve- Current LS查看状态窗口后查看状态窗口后, 选择选择 “File Close”关闭它关闭它点击点击 OK 启动分析启动分析 或命令输入方法或命令输入方法:/SOLUSOLVE提示提示:单元类型转为能处理体积锁定的单元公式后单元类型转为能处理体积锁定的单元公式后, 重新运行这一问题。重新运行这一问题。Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop Suppl

18、ementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-13练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯10. 检查静水压力最终结果检查静水压力最终结果使用使用 GUI 菜单方法菜单方法:Main Menu General Postproc -Read Results- Last Set该命令载入最后结果集。该命令载入最后结果集。Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Element Solu 选择左侧选择左侧 “Stress”, 然后选择右侧然后选择右侧 “HydrostPres

19、HPRE”点击点击 OK , 画出静水压力画出静水压力或命令输入方法或命令输入方法:/POST1SET, LASTPLESOL, NL, HPRES提示提示:这次这次, 当画静水压力图时当画静水压力图时, 没有看到任何没有看到任何棋盘棋盘状方式状方式。PLANE182 单元的单元的 B-Bar 方方 法是防止几乎不可法是防止几乎不可压缩问题压缩问题(即有限应变塑性即有限应变塑性)中体积锁定的一种方中体积锁定的一种方法。法。Advanced Structural Nonlinearities 6.0Workshop SupplementSeptember 30, 2001Inventory #001492W2-14练习练习2: 体积锁定体积锁定 . 轴对称方坯轴对称方坯11. 列出控制节点的反作用力。列出控制节点的反作用力。使用使用GUI菜单方法菜单方法:Main Menu General Post