成果ansys培训基础

1、非线性分析非线性分析非线性分析 载荷引起结构的刚度有重大变化的情况需要进行非线性分析。典型的刚度改变原因:应变超过弹性极限（塑性）大变形，如受载的钓鱼杆两个物体间的接触1.几何非线性大变形、大转动、大应变2.材料非线性塑性、蠕变、粘弹、超弹、粘塑等等3.状态改变非线性接触，单元死活接触 点对点 点对面 面对面非线性分析技术ANSYS非线性分析类型非线性分析技术基本概念当载荷引起刚度的显著变化，载荷变形曲线变为非线性挑战在于用一系列线性方程组计算结构的非线性位移响应非线性响应线性响应位移外载荷非线性分析技术基本概念一种处理方法即是逐步施加载荷将其分为一系列载荷增量并在每一增量之后调整刚度矩阵。这

2、种方法的问题是在每一增量的累积误差，将使最终的结果不平衡非线性响应位移外载荷误差计算的响应非线性分析技术ANSYS非线性分析Newton-Raphson 方法用下列方程进行迭代:KTu = F - Fnr这里:KT= 切向刚度矩阵u= 位移增量F =外部载荷矢量Fnr = 内力矢量(单元应力之和)每一次迭代独立通过求解器一次迭代如同一次线性静力的花费Fu1234KTFnr1u1非线性分析技术ANSYS非线性分析外载荷与内力之差F - Fnr称为残差, 是结构力平衡的量度目标即为迭代直到残差变得足够小；就是直到求解收敛当达到收敛，求解处于可接受容差内的平衡FFnr非线性分析有三种级别上的操作:载

3、荷步 是上级用户定义的载荷变化。 “常值” 载荷在一个载荷步内线性变化子步 是在一个载荷步内程序定义的载荷增量平衡迭代 是在一个子步内获得收敛的校正求解两个载荷步的求解“时间”载荷载荷步 2载荷步 1子步非线性分析技术ANSYS非线性分析非线性分析技术ANSYS非线性分析时间及时间步每一载荷步及子步是与时间值相联系的。时间 在大多数非线性静力分析中仅仅用作计数器不具有实际的时钟时间含义。缺省, 在载荷步1结束时time = 1.0 ，在载荷步2结束时时间为2.0，依此类推对率不相关分析, 可以为方便设成任意的值。例如将时间设置成等于载荷幅值，可以轻松绘制载荷变形曲线“时间外载1.02.0ANS

4、YS 在一个载荷步内的所有子步线性插值载荷对简单常值载荷必须用多载荷步来定义载荷历史“时间”t1t2载荷t3t4L1L2L3L4LS1LS2LS3LS4非线性分析技术ANSYS非线性分析理解ANSYS如何管理多载荷步分析的载荷历史Loadt2“Time”t1Loadt1t2“Time”新施加的载荷在载荷步的开始从零渐变到载荷步结束时的全值在下一个载荷步载荷保持其值不变非线性分析技术ANSYS非线性分析载荷“时间”t1t2当重新定义载荷时,其值从前一个载荷步结束时开始渐变当载荷步删除时,结果是阶跃变为零。建议不要如此，因为通常引起收敛失效。更好的模拟途径是在一个小的时间增量内将载荷变为零。载荷历

5、史的管理(续):载荷“时间”t1t2删除重新施加非线性分析技术ANSYS非线性分析每一载荷步和子步都与单一的时间值相关的。子步因此也称为时间步长 “时间” 对所有的静态和瞬态分析都作为跟踪的参数，不管它们是否是真的时间相关。而且，对率不相关静态分析，时间可以按任何单位。“时间” 作为跟踪参数非线性分析技术ANSYS非线性分析“时间” 有下列特性:一个 “时间” 值在每一载荷步的结束时指定Solution Soln Control每一子步与单一的时间值相对应“时间” 必须为正值且非零“时间” 通常是单调增加的 (时钟从不停止前进!)“Time”Load10.023.05.714.618.2非线性

6、分析技术ANSYS非线性分析“时间” 特性对率相关或瞬态分析，时间必须有一致的时钟单位典型地对瞬态动力学为秒；对蠕变为小时对率不相关静态分析，可以按任意单位定义时间提示: 为方便可以设置时间等于施加的载荷(如果载荷为负，使用绝对值)例如，如果在载荷步1施加的力为14500，指定载荷步1结束的时间为14500这更易于表达输出和结果如果不指定载荷步结束时的时间，每一载荷步的结束时间缺省为载荷步号。 “Time” = 1.0 在载荷步1结束时非线性分析技术ANSYS非线性分析时间增量Dt, 控制载荷增量DF.DF = Dt*(F2 - F1)/(t2 - t1)用户可以指定时间增量或由ANSYS自动

7、预测并控制自动时间步长算法能够在一个载荷步内的所有子步预测并控制时间增量(载荷增量)DFTimeLoadF1F2Dtt1t2非线性分析技术ANSYS非线性分析“时间”及时间步长控制仅仅是非线性求解控制中的两个其他控制如下:考虑几何非线性管理非线性求解中产生的大量数据 指定所用求解器设定重启动控制定义收敛容差控制平衡方程的数目增强求解收敛当不收敛时控制程序的行为非线性分析技术ANSYS非线性分析Then Solve. Let automatic solution control define all the other tool settings.当求解进行时，可以看到迭代历史的图形显示残差(力

8、不平衡)显示为紫色线力收敛准则显示为蓝色线无论何时残差低于准则，子步达到收敛，施加下一个载荷增量ConvergenceDF非线性分析技术ANSYS非线性分析注意查看下列重要的反馈文件误差文件(jobname.err).监视文件(jobname.mntr).输出文件(jobname.out).非线性分析技术ANSYS非线性分析非线性分析技术典型分析步骤假定几何模型及网格划分步已经完成，对非线性求解的典型步骤为:1.指定分析类型 (通常为静力)2.指定求解控制Solution Soln Control 可以有多种控制，但相同的是:小或大变形时间及DT或子步数输出控制3.施加载荷4.存储数据库5.求

9、解非线性求解选项非线性求解选项可以控制多种直接影响收敛性的工具:收敛容差准则最大平衡迭代数增强收敛工具二分准则(回代)蠕变应变率选项收敛准则记住Newton-Raphson方法用方程 KTu = F - Fnr迭代直到获得收敛程序重复求解这个方程直到残差 (力不), F - F平衡度, 变得可接受为止最大可接受的残差值称为力收敛准则Fu当残差 准则求解收敛准则收敛准则数学表达式:如果:|R| (eR Rref)那么: 求解收敛此处 |R| 残差的矢量范数 (范数是减少矢量到一个标量值的算子)残差的L1 范数:|R|1 = S|Ri|残差的L2 (SRSS) 范数:|R|2 = (SR2i)1/2残差的无限范数: |R| = max(|Ri|)(eR Rref) 是力收敛准则 eR 容差因子, Rref是参考力值Rref可以是所施加力和反力的范数, |F| (自动缩放准则到载荷幅值)收敛准则缺省收敛准则对多数工程应用