ansys非线性分析蠕变+2

显式蠕变E节September30,2001Inventory#0014914-2隐式和显式蠕变

E.显式蠕变过程本节讨论进行显式蠕变分析的过程。前已述及由于隐式蠕变方法比显式蠕变更有效和精确而成为首选方法。显式蠕变使用需要非常小的时间步的Euler向前法,因此会有很多次迭代。与隐式蠕变不同,塑性计算不是同时进行的。首先进行塑性分析,然后是蠕变计算(叠加)，该时间步的塑性应变等不进行重新调整。只要可能,都应使用隐式蠕变，然而,有些情况下采用的蠕变法则或单元类型需要使用显式蠕变。September30,2001Inventory#0014914-3隐式和显式蠕变

...显式蠕变过程显式蠕变材料支持的单元类型:“核心”单元:PLANE42,SOLID45,PLANE82,SOLID92和SOLID95其它单元:LINK1,PLANE2,LINK8,PIPE20,BEAM23,BEAM24,SHELL43,SHELL51,PIPE60,SOLID62和SOLID65注意18x系列单元不支持显式蠕变。显式蠕变支持的塑性基本模型:任何使用中的单元类型所支持的塑性模型都可以与显式蠕变相结合(如BISO,MISO,BKIN,KINH/MKIN,DP)。前已述及,这是塑性和蠕变的非同时性模拟(首先进行塑性计算,然后是蠕变计算)。September30,2001Inventory#0014914-4隐式和显式蠕变

...显式蠕变过程可以使用命令或通过GUI定义一个显式蠕变模型(在下面的幻灯片中讨论)。显式蠕变没有与温度有关的常数。由蠕变方程说明温度相关性。显式蠕变常数定义并输入为C1,C2等等,其中C1为第一个常数,C6为第六个常数等。

不必定义所有的常数，需要使用的常数数目与选择的蠕变方程有关。September30,2001Inventory#0014914-5隐式和显式蠕变

...显式蠕变过程当通过命令定义显式蠕变时,使用TB,CREEP命令,TBOPT=0(或保留空白)。TB,CREEP,mat,ntemp,nptsTBDATA定义实际的常数。通常用C6常数指定第一阶段蠕变(选择C6=0到15)，若C1

0或T+Toffset

0,则不计算第一阶段蠕变。用C12常数选择第二阶段蠕变(C12=0或1)，第一阶段蠕变方程C6=9-11,13-15已经包括第二阶段蠕变效应,所以第二阶段蠕变C12常数被忽略，若C7

0或T+Toffset

0,则不计算第二阶段蠕变。用C66常数指定辐射感应蠕变，C6=0至11时使用该方程，若C55

0且C61

0,或T+Toffset

0,则不计算第二阶段蠕变。September30,2001Inventory#0014914-6隐式和显式蠕变

...定义显式蠕变模型如下的材料GUI中可以选择所有的显式蠕变模型:Structural

>Nonlinear

>Inelastic

>RateDependent

>Creep确保首先定义必需的线弹性材料属性(EX和PRXY)。September30,2001Inventory#0014914-7隐式和显式蠕变

...定义显式蠕变模型当选择合适的显式蠕变模型后,出现一个独立的对话框显示需要的输入项。下面例子中,已经定义了一个蠕变方程,提示用户输入各种蠕变常数。September30,2001Inventory#0014914-8隐式和显式蠕变

...可用的显式蠕变模型下表为可用的显式蠕变法则，其方程将在下面的幻灯片说明。

注意对于具体材料,很多蠕变法则有固有的单位(例如C6=11)。请查阅单元手册的第2.5章节以保证使用正确的单位系统。September30,2001Inventory#0014914-9隐式和显式蠕变

...可用的显式蠕变模型1)

应变强化

C6=0

第一阶段蠕变2)

时间强化

C6=1

第一阶段蠕变3) 广义指数

C6=2

第一阶段蠕变4) 钢的蠕变法则

C6=9,10,11,14,or15

第一和第二阶段蠕变

参阅单元手册第2.5章中的定义ec的选项。

September30,2001Inventory#0014914-10隐式和显式蠕变

...可用的显式蠕变模型5)

幂函数蠕变法则

C6=12

第一阶段蠕变6)

真幂函数

C6=13

第一和第二阶段蠕变7)

指数形式

C12=0

第二阶段蠕变8)

Norton

C12=1

第二阶段蠕变蠕变求解过程F节September30,2001Inventory#0014914-12隐式和显式蠕变

F.求解蠕变问题前面讨论了ANSYS中隐式和显式蠕变的一些区别。可用的蠕变法则取决于蠕变方法蠕变常数的输入不同支持的单元类型不同隐式蠕变是首选方法本节将回顾蠕变材料模型的求解过程:求解选项后处理适当的时候将提示隐式和显式蠕变求解过程的区别。September30,2001Inventory#0014914-13隐式和显式蠕变

...蠕变的求解选项含蠕变材料的模型求解与其他非线性问题类似,但求解蠕变问题时有一些特殊的考虑事项。蠕变是大应变还是小应变取决于该问题。若不能确定,最好打开大变形效应。与其它率无关材料的静态非线性分析不同,蠕变分析中“时间”有重要意义。确保结束时间对于模型和所关心的时间范围是合适的。注意分析不是必需为瞬态分析，惯性效应(TIMINT)打开或关闭取决于该问题。然而,一般来说,由于时间范围较长,蠕变分析不考虑惯性效应(ANTYPE,STATIC或TIMINT,OFF)。September30,2001Inventory#0014914-14隐式和显式蠕变

...蠕变的求解选项指定蠕变分析的求解类型MainMenu>Solution>-AnalysisType-Sol’nControl…SolutionControls>-BasicTab-AnalysisOptions需要时指定大位移求解（NLGEOM,ON）推荐使用缺省的求解控制设置(SOLCONTROL)，缺省时,求解控制打开。September30,2001Inventory#0014914-15隐式和显式蠕变

...蠕变的求解选项在载荷步末使用合适的时间(TIME)。SolutionControls>-BasicTab-TimeControl与其它静态分析不同,因为蠕变是率相关的,在蠕变分析中TIME有其含义。分析可以是静态或瞬态的(不包括或包括惯性效应)，但TIME应该是真实单位。指定一个合适的初始时间步长(DELTIM)来捕捉非线性效应，确保最小和最大时间步长也合理。右面例子中,在求解控制对话框中,指定结束时间为1300.初始时间步是长1.0,最小为0.5,最大为10。(仅供示范)September30,2001Inventory#0014914-16隐式和显式蠕变

...切换隐式蠕变效应仅对于隐式蠕变,RATE(“包括应变率效应”)命令在分析中用于打开或关闭蠕变效应。SolutionControls>-NonlinearTab-CreepOption这对建立初始条件有用。这种情况下,应该设定一个非常小的结束时间值(如1e-8),关闭速率效应(RATE,OFF)，正常求解，然后用RATE,ON命令打开蠕变效应,并指定真实结束时间。RATE命令仅适用于下述情况:18x系列单元的隐式蠕变(vonMises势)18x或核心单元的各向异性隐式蠕变(Hill势)September30,2001Inventory#0014914-17隐式和显式蠕变

...蠕变应变比率因为蠕变是一种路径相关现象,确保充分地捕捉响应是重要的。ANSYS采用的一个措施是蠕变比率Cs,Cs定义为:

式中,Decr为等效蠕变应变增量,eet为修正的等效弹性应变(详见理论手册第4.2/4.3章)。September30,2001Inventory#0014914-18隐式和显式蠕变

...蠕变应变比率需要时使用后退控制(CUTCONTROL)指定等效蠕变应变比率的最大值。SolutionControls>-NonlinearTab-CutbackControlCUTCONTROL,CRPLIMIT,crvalue,1将为隐式蠕变施加蠕变比率的最大值-crvalue。缺省时不指定隐式蠕变极限控制。CUTCONTROL,CRPLIMIT,crvalue,0将为显式蠕变施加蠕变比率的最大值-crvalue。缺省时显式蠕变极限为10%。在一个时间步长中,若ANSYS计算的一个蠕变应变比率大于crvalue,则求解步自动二分,直到满足蠕变极限或达到最小时间步长。September30,2001Inventory#0014914-19隐式和显式蠕变

...蠕变应变比率如前所述,显式蠕变有一个稳定性极限，这与蠕变极限0.25(25%)一致,所以指定的极限不能大于该值，使用时,缺省值0.10(10%)比较合适。另一方面,隐式蠕变是绝对稳定的,所以没有稳定性极限，因而,缺省时不强加极限。然而,这不意味着隐式蠕变是“绝对精确。”一般推荐的蠕变比率极限为1到10(100-1000%),并确保指定一个足够小的初始时间步长及最小、最大时间步长。蠕变比率被打印在如下所示的输出文件/窗口: ***LOADSTEP1SUBSTEP94COMPLETED.CUMITER=94

***TIME=940.000TIMEINC=10.0000

***CREEPRATIO=0.7971E-03September30,2001Inventory#0014914-20隐式和显式蠕变

...指定温度补偿值用TOFFST指定一个绝对温度补偿值。MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>TemperatureUnits通常热载荷单位可以是ºC或ºF，TOFFST用于在ANSYS内部转换为绝对单位。蠕变方程建立在绝对温度规格上，例如在Arrhenius函数中。September30,2001Inventory#0014914-21隐式和显式蠕变

...检查蠕变结果除了检查弹性、热和塑性应变外,还可检查蠕变应变。MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu…MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ElementSolu…右面所示对话框中,在左侧选择蠕变应变种类。在右侧选择蠕变应变分量、主蠕变应变和有效蠕变应变。注意,6.0版本中,不需要EffNu，实际的等效应变被计算并存储。September30,2001Inventory#0014914-22隐式和显式蠕变

...检查蠕变结果也可得到蠕变应变能密度,并画图或列表。MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>NodalSolu…MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ElementSolu…September30,2001Inventory#0014914-23隐式和显式蠕变

G.隐式与显式的比较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