非线性结构分析word版

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现代机械设计手册总目录(共6卷)化学工业出版社第1卷第1篇机械设计基础资料第1章常用资料和数据第2章法定计量单位和常用单位换算第3章优先数和优先数系第4章常用数学公式第5章常用力学公式第2篇零件结构设计第1章零件结构设计的基本要求和内容第2章铸件结构设计工艺性第3章锻压件结构设计工艺性第4章冲压件结构设计工艺性第5章切削件结构设计工艺性第6章热处理零件设计的工艺性要求第7章其他材料零件及焊接件的结构设计工艺性第8章零部件设计的装配及维修工艺性要求第3篇机械制图和几何精度设计第1章机械制图第2章尺寸精度第3章几何公差第4章表面结构第5章孔间距偏差第4篇机械工程材料第1章钢铁材料第2章有色金属材料第3章粉末冶金材料第4章复合材料第5章非金属材料第5篇连接件与紧固件第1章连接设计基础第2章螺纹连接第3章键、花键和销的连接第4章过盈连接第5章胀套及型面连接第6章焊、铆、粘连接第7章锚固连接第2卷第6篇轴和联轴器第1章轴第2章软轴第3章联轴器第7篇滚动轴承第1章滚动轴承的分类、结构型式及代号第2章滚动轴承的特点与选用第3章滚动轴承的计算第4章滚动轴承的应用设计第5章常用滚动轴承的基本尺寸及性能参数第8篇滑动轴承第1章滑动轴承的分类、特点与应用及选择第2章滚动轴承材料第3章不完全流体润滑轴承第4章液体动压润滑轴承第5章液体静压轴承第6章气体润滑轴承第7章箔片气体轴承第8章流体动静压润滑轴承第9章电磁轴承第9篇机架、箱体及导轨第1章机架结构设计基础第2章机架的设计与计算第3章齿轮传动箱体的设计与计算第4章机架与箱体的现代设计方法第5章导轨第10篇弹簧第1章弹簧的基本性能、类型及应用第2章圆柱螺旋弹簧第3章非线性特性线螺旋弹簧第4章多股螺旋弹簧第5章蝶形弹簧第6章环形弹簧第7章片弹簧及线弹簧第8章板弹簧第9章发条弹簧第10章扭杆弹簧第11章弹簧的热处理、强化处理和表面处理第12章橡胶弹簧第13章空气弹簧第14章膜片及膜盒第15章压力弹簧管第16章弹簧的疲劳强度第17章弹簧的失效及预防第11篇机构第1章结构的基本知识和结构分析第2章基于杆组解析法平面结构的运动分析和受力分析第3章连杆机构的设计及运动分析第4章平面高副结构设计第5章凸轮机构设计第6章其他常用机构第7章组合机构的设计第8章机构选型范例第12篇机械零部件设计禁忌第1章连接零部件设计禁忌第2章传动零部件设计禁忌第3章轴系零部件设计禁忌第3卷第13篇带、链传动第1章带传动第2章链传动第14篇齿轮传动(完整word版)现代机械设计手册总目录第1章渐开线圆柱齿轮传动第2章圆弧圆柱齿轮传动第3章锥齿轮传动第4章蜗杆传动第5章渐开线圆柱齿轮行星传动第6章渐开线少齿差行星齿轮传动第7章摆线针轮行星传动第8章谐波齿轮传动第9章活齿传动第10章塑料齿轮第15篇减速器、变速器第1章减速器设计一般资料第2章标准减速器及产品第3章机械无级变速器及产品第16篇离合器、制动器第1章离合器第2章制动器第17篇润滑第1章润滑基础第2章润滑剂第3章轴承的润滑第4章齿轮传动的润滑第5章其他元器件的润滑第6章润滑方法及润滑装置第7章典型设备的润滑第18篇密封第1章密封的分类及应用第2章垫片密封第3章密封胶及胶黏剂第4章填料密封第5章成形填料密封第6章油封第7章机械密封第8章真空密封第9章迷宫密封第10章浮环密封第11章螺旋密封第12章磁流体密封第13章离心密封第4卷第19篇液力传动第1章液力传动设计基础第2章液力变矩器第3章液力机械变矩器第4章液力耦合器第5章液黏传动第20篇液压传动与控制第1章常用基础标准、图形符号和常用术语第2章液压流体力学常用计算公式及资料第3章液压系统设计第4章液压基本回路第5章液压工作介质第6章液压缸第7章液压控制阀第8章液压泵第9章液压马达第10章液压辅件与液压泵站第11章液压控制系统概述第12章液压伺服控制系统第13章电液比例控制系统第21篇气压传动与控制第1章气压传动技术基础第2章气动系统第3章气动元件的造型及计算第4章气动系统的维护及故障处理第5章气动元件产品第6章相关技术标准及资料第5卷第22篇光机电一体化系统设计第1章光机电一体化系统设计基础第2章传感检测系统设计第3章伺服系统设计第4章机械系统设计第5章微机控制系统设计第6章接口设计第7章设计实例第23篇传感器第1章传感器的名词术语和评价指标第2章力参数测量传感器第3章位移和位置传感器第4章速度传感器第5章振动与冲击测量传感器第6章流量和压力测量传感器第7章温度传感器第8章声传感器第9章厚度、距离、物位和倾角传感器第10章孔径、圆度和对中仪第11章硬度、密度、粉尘度和黏度传感器第12章新型传感器第24篇控制元器件和控制单元第1章低压电器第2章单片机第3章可编程控制器(PLC)第4章变频器第5章工控机第6章数控系统第25篇电动机第1章常用驱动电动机第2章控制电动机第3章信号电动机和微型电动机第6卷第26篇机械振动与噪声第1章概述第2章机械振动基础第3章机械振动的一般资料第4章非线性振动与随机振动第5章机械振动控制第6章典型设备振动设计实例第7章轴系的临界转速第8章机械振动的作用第9章机械振动测量第10章机械振动信号处理与故障诊断第11章机械噪声基础第12章机械噪声测量第13章机械噪声控制第27篇疲劳强度设计第1章机械零部件疲劳强度与寿命第2章疲劳失效影响因素与提高疲劳强度的措施第3章高周疲劳强度设计方法第4章低周疲劳强度设计方法第5章裂纹扩展寿命估算方法第6章疲劳实验与数据处理第28篇可靠性设计第1章机械失效与可靠性第2章可靠性设计流程第3章可靠性数据及其统计分布第4章故障模式、效应及危害度分析第5章故障树分析第6章机械系统可靠性设计第7章机械可靠性设计第8章零件静强度可靠性设计第9章零部件动强度可靠性设计第10章可靠性评价第11章可靠性试验与数据处理第29篇优化设计第1章概述第2章一维优化搜索方法第3章无约束优化算法第4章有约束优化算法第5章多目标优化设计方法第6章离散问题优化设计方法第7章随机问题优化设计方法第8章机械模糊优化设计方法第9章机械优化设计应用实例第30篇反求设计第1章概述第2章反求数字化数据测量设备第3章反求设计中的数据预处理第4章三维模型重构技术第5章常用反求设计软件与反求设计模第6章反求设计实例第31篇数字化设计第1章概述第2章数字化设计系统的组成第3章计算机图形学基础第4章产品的数字化造型第5章计算机辅助设计技术第6章有限元分析技术第7章虚拟样机技术第32篇人机工程与产品造型设计第1章概述第2章人机工程第3章产品造型设计第33篇创新设计第1章创新的理论和方法第2章创新设计理论和方法第3章发明创造的情景分析与描述第4章技术系统进化理论分析第5章技术冲突及其解决原理第6章技术系统物-场分析模型第7章发明问题解决程序—-ARIZ法。

(完整word版)ABAQUS实例分析

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《现代机械设计方法》课程结业论文( 2011 级)题目:ABAQUS实例分析学生姓名 XXXX学号 XXXXX专业机械工程学院名称机电工程与自动化学院指导老师 XX 2013年 5 月8 日目录第一章Abaqus简介 (1)一、Abaqus总体介绍 (1)二、Abaqus基本使用方法 (2)1.2.1 Abaqus分析步骤 (2)1.2.2 Abaqus/CAE界面 (3)1.2.3 Abaqus/CAE的功能模块 (3)第二章基于Abaqus的通孔端盖分析实例 (4)一、工作任务的明确 (6)二、具体步骤 (6)2.2.1 启动Abaqus/CAE (4)2.2.2 导入零件 (5)2.2.3 创建材料和截面属性 (6)2.2.4 定义装配件 (7)2.2.5 定义接触和绑定约束(tie) (10)2.2.6 定义分析步 (14)2.2.7 划分网格 (15)2.2.8 施加载荷 (19)2.2.9 定义边界条件 (20)2.2.10 提交分析作业 (21)2.2.11 后处理 (22)第三章课程学习心得与作业体会 (23)第一章: Abaqus简介一、Abaqus总体介绍Abaqus是功能强大的有限元分析软件,可以分析复杂的固体力学和结构力学系统,模拟非常庞大的模型,处理高度非线性问题。

Abaqus不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析,同时还可以完成系统级的分析和研究。

Abaqus使用起来十分简便,可以很容易的为复杂问题建立模型。

Abaqus具备十分丰富的单元库,可以模拟任意几何形状,其丰富的材料模型库可以模拟大多数典型工程材料的性能,包括金属、橡胶、聚合物、复合材料、钢筋混泥土、可压缩的弹性泡沫以及地质材料(例如土壤、岩石)等。

Abaqus主要具有以下分析功能:1.静态应力/位移分析2.动态分析3.非线性动态应力/位移分析4.粘弹性/粘塑性响应分析5.热传导分析6.退火成形过程分析7.质量扩散分析8.准静态分析9.耦合分析10.海洋工程结构分析11.瞬态温度/位移耦合分析12.疲劳分析13.水下冲击分析14.设计灵敏度分析二、Abaqus基本使用方法1.2.1 Abaqus分析步骤有限元分析包括以下三个步骤:1.前处理(Abaqus/CAE):在前期处理阶段需要定义物理问题的模型,并生成一个Abaqus输入文件。

(完整word版)全国计算机二级公共基础知识--复习

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全国计算机二级公共基础知识一、数据结构与算法数据结构指的是数据之间的相互关系,即数据的组织形式。

数据结构用来反映一个数据的内部构成,即一个数据由哪些成分构成、以什么方式构成、呈现什么样的结构。

数据结构有逻辑上的数据结构和物理上的数据结构之分。

逻辑上的数据结构反映数据之间的逻辑关系,而物理上的数据结构反映数据在计算机内部的存储安排.数据结构是数据存在的形式。

算法是解题的步骤,是指令的有限序列。

它们规定了解决某一特定类型问题的一系列运算,是对解题方案的准确与完整的描述。

一个问题的解决方案要以算法为基础。

1。

1 概念介绍◆算法的时间复杂度:算法的时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。

算法的工作量用算法所执行的基本运算次数来度量,而算法所执行的基本运算次数是问题规模的函数,即算法的工作量=f(n)其中n是问题的规模.例如,两个n阶矩阵相乘所需要的基本运算(即两个实数的乘法)次数为n3,即计算工作量为n3,也就是时间复杂度为n3。

◆算法的空间复杂度:算法的空间复杂度一般是指执行这个算法所需要的内存空间。

◆数据的逻辑结构数据元素相互之间的关系,称为结构.数据的逻辑结构:是指反映数据元素之间逻辑关系的数据结构。

◆数据的存储结构数据的存储结构:是数据的逻辑结构在计算机存储空间中的存放形式。

也称数据的物理结构。

各数据元素在计算机存储空间中的位置关系与它们的逻辑关系不一定是相同的.同一种数据的逻辑结构可以根据需要表示成任意一种或几种不同的存储结构.数据的顺序存储方式:是将逻辑上相邻的结点存储在物理位置上亦相邻的存储单元里。

也就是将所有存储结点相继存入在一个连续相邻的存储区里.数据的链式存储方式:是在存储每个结点信息的同时,增加一个指针来表示结点间的逻辑关系.该方式不要求逻辑上相邻结点在物理位置上亦相邻,结点间的逻辑关系是由附加的指针字段表示的。

因此,链式存储结构中的每个结点都由两部分组成:一部分用于存储结点本身的信息,称为数据域;另一部分用于存储该结点的后继结点(或前驱结点)的存储单元地址,称为指针域。

(完整word版)系统动力学步骤

(完整word版)系统动力学步骤

系统动力学分析步骤(1)系统分析(分析问题,剖析要因)1)调查收集有关系统的情况与统计数据2)了解用户提出的要求、目的与明确所要解决的问题3)分析系统的基本问题与主要问题、基本矛盾与主要矛盾、变量与主要变量4)初步划分系统的界限,并确定内生变量、外生变量和输入量5)确定系统行为的参考模式(2)系统的结构分析(处理系统信息,分析系统的反馈机制)1)分析系统总体的与局部的反馈机制2)划分系统的层次与子块3)分析系统的变量、变量之间的关系,定义变量(包括常数),确定变量的种类及主要变量。

4)确定回路及回路间的反馈耦合关系,初步确定系统的主回路及它们的性质,分析主回路随时间转移的可能性(3)确定定量的规范模型1)确定系统中的状态、速率、辅助变量和建立主要变量之间的关系;2)设计各非线性表函数和确定、估计各类参数;3)给所有N方程、C方程与表函数赋值;(4)模型模拟与政策分析1)以系统动力学的理论为指导进行模型模拟与政策分析,进而更深入地剖析系统的问题;2)寻找解决问题的决策,并尽可能付诸实施,取得实践结果,获取更丰富的信息,发现新的矛盾与问题;3)修改模型,包括结构与参数的修改;(5)模型的检验和评估这一步骤的任务不是放在最后一起来做的,其中相当一部分是在上述过程中分散进行的。

参考模式:用图形表示重要变量,并推论和绘出与这些最有关的其他重要的两,从而突出、集中的勾画出有待研究的问题的发展趋势和轮廓,我们称这类随时间变化的变量图形为行为参考模式。

在建模的过程中,要反复地参考这些模式。

当系统的模型建成后,检验其有效性标准之一就是看模型产生的行为模式与参考模式是否大体一致。

数据结构Word版

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第一章习题判断题1.数据元素是数据的最小单位。

( )2.记录是数据处理的最小单位。

( )3.数据的逻辑结构是指数据的各数据项之间的逻辑关系。

( )4.算法的优劣与算法描述语言无关,但与所用计算机有关。

( )5.健壮的算法不会因非法的输入数据而出现莫名其妙的状态。

( )6.算法可以用不同的语言描述,如果用C语言或PASCAL语言等高级语言来描述,则算法实际上就是程序了。

( )7.程序一定是算法。

( )8.数据的物理结构是指数据在计算机内的实际存储形式。

( )9.数据结构的抽象操作的定义与具体实现有关。

( )10.在顺序存储结构中,有时也存储数据结构中元素之间的关系。

( )11.顺序存储方式的优点是存储密度大,且插入、删除运算效率高。

( )12.数据结构的基本操作的设置的最重要的准则是,实现应用程序与存储结构的独立。

( )13.数据的逻辑结构说明数据元素之间的顺序关系,它依赖于计算机的储存结构。

( )答案1.× 2.× 3.× 4.× 5.√6.× 7.× 8.√ 9.× 10.×11.× 12.√ 13.×填空题1.数据的物理结构包括____ 的表示和____ 的表示。

2.对于给定的n个元素,可以构造出的逻辑结构有(1),(2),(3),(4)四种。

3.数据的逻辑结构是指_____。

4.一个数据结构在计算机中______称为存储结构。

5.抽象数据类型的定义仅取决于它的一组(1),而与(2)无关,即不论其内部结构如何变化,只要它的(3)不变,都不影响其外部使用。

6.数据结构中评价算法的两个重要指标是_______。

7.数据结构是研讨数据的(1)和(2),以及它们之间的相互关系,并对与这种结构定义相应的(3),设计出相应的(4)。

8.一个算法具有5个特性: (1)、(2)、(3),有零个或多个输入、有一个或多个输出。

(完整word版)系统动力学(自己总结)

(完整word版)系统动力学(自己总结)

系统动力学1.系统动力学的发展系统动力学(简称SD—system dynamics)的出现于1956年,创始人为美国麻省理工学院的福瑞斯特教授。

系统动力学是福瑞斯特教授于1958年为分析生产管理及库存管理等企业问题而提出的系统仿真方法,最初叫工业动态学。

是一门分析研究信息反馈系统的学科,也是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉综合学科。

从系统方法论来说:系统动力学是结构的方法、功能的方法和历史的方法的统一。

它基于系统论,吸收了控制论、信息论的精髓,是一门综合自然科学和社会科学的横向学科。

系统动力学的发展过程大致可分为三个阶段:1)系统动力学的诞生—20世纪50-60年代由于SD这种方法早期研究对象是以企业为中心的工业系统,初名也就叫工业动力学。

这阶段主要是以福雷斯特教授在哈佛商业评论发表的《工业动力学》作为奠基之作,之后他又讲述了系统动力学的方法论和原理,系统产生动态行为的基本原理。

后来,以福雷斯特教授对城市的兴衰问题进行深入的研究,提出了城市模型。

2)系统动力学发展成熟—20世纪70-80这阶段主要的标准性成果是系统动力学世界模型与美国国家模型的研究成功。

这两个模型的研究成功地解决了困扰经济学界长波问题,因此吸引了世界范围内学者的关注,促进它在世界范围内的传播与发展,确立了在社会经济问题研究中的学科地位。

3)系统动力学广泛运用与传播—20世纪90年代-至今在这一阶段,SD在世界范围内得到广泛的传播,其应用范围更广泛,并且获得新的发展.系统动力学正加强与控制理论、系统科学、突变理论、耗散结构与分叉、结构稳定性分析、灵敏度分析、统计分析、参数估计、最优化技术应用、类属结构研究、专家系统等方面的联系。

许多学者纷纷采用系统动力学方法来研究各自的社会经济问题,涉及到经济、能源、交通、环境、生态、生物、医学、工业、城市等广泛的领域。

2.系统动力学的原理系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科。

它是系统科学中的一个分支,是跨越自然科学和社会科学的横向学科。

(完整word版)(总结)midasgen学习总结讲解

(完整word版)(总结)midasgen学习总结讲解

Midas Gen 学习总结一、YJK导入gen(详见“YJK模型转midas模型程序功能与使用”)1.版本选择选择版本V7.30,YJK中的地震反应谱函数和反应谱工况的相关内容不转换V8.00则进行转换。

建议取V8.00。

2.质量来源(质量源)同YJK:查看midas工作树形菜单中“质量”只有节点质量,各节点的质量大小及分布与YJK完全一致,不需要在gen中再将荷载和自重转换为质量。

建议取此选项。

Midas自算:查看midas工作树形菜单中“质量”有荷载转化为质量,同时“结构类型”中参数“将自重转化为质量”也自动勾选。

转入了在YJK定义的各种材料重度及密度。

3.墙体转换板:墙与连梁(墙开洞方式)都转换成midas的板单元,自动网格划分,分析结果较墙单元精确,但不能按规范给出配筋设计。

墙单元:墙转换成墙单元的板类型,连梁转换成梁单元。

分析结果没有板单元精确,但能按规范给出配筋设计。

4. 楼板表现楼板分块:导入到midas楼板为3节点或4节点楼板,需要在midas划分网格。

YJK网格划分:需要将楼板定义为弹性板,并勾选与梁变形协调,导入midas网格已划分,同时梁也实现分割,与板边界耦合。

4.楼屋面荷载板上均布荷载:导入midas楼面荷载同YJK。

导入后查看是否存在整层节点“刚性连接”。

导到周围梁墙:导入midas楼面荷载分配到周边梁墙。

二、gen建模、分析1、建模过程:(cad导入法)①前期准备:修改模型单位(mm)→定义材料、截面和厚度;②构件建模:从cad中导入梁→单元扩展生成柱墙→墙体分割与开洞→定义楼板类型(刚性板/弹性板);③施加荷载:定义静力荷载工况(恒、活、X/Y风)→分配楼面荷载和施加梁荷载→定义风荷载→定义反应谱和地震作用(Rx、Ry)→定义自重;④补充定义:荷载转化成质量→结构自重转化成质量→定义边界(支承条件、释放约束)→定义结构类型和层数据;⑤运行分析:先设定特征值的振型数量,然后点击运行分析。

结构有限元分析步骤流程图

结构有限元分析步骤流程图

结构有限元分析步骤流程图下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。

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目录非线性结构分析的定义 (1)非线性行为的原因 (1)非线性分析的重要信息 (3)非线性分析中使用的命令 (8)非线性分析步骤综述 (8)第一步:建模 (9)第二步:加载且得到解 (9)第三步:考察结果 (16)非线性分析例题(GUI方法) (20)第一步:设置分析标题 (21)第二步:定义单元类型 (21)第三步:定义材料性质 (22)第四步:定义双线性各向同性强化数据表 (22)第五步:产生矩形 (22)第六步:设置单元尺寸 (23)第七步:划分网格 (23)第八步:定义分析类型和选项 (23)第九步:定义初始速度 (24)第十步:施加约束 (24)第十一步:设置载荷步选项 (24)第十二步:求解 (25)第十三步:确定柱体的应变 (25)第十四步:画等值线 (26)第十五步:用Post26定义变量 (26)第十六步:计算随时间变化的速度 (26)非线性分析例题(命令流方法) (27)非线性结构分析非线性结构的定义在日常生活中,会经常遇到结构非线性。

例如,无论何时用钉书针钉书,金属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状。

(看图1─1(a))如果你在一个木架上放置重物,随着时间的迁移它将越来越下垂。

(看图1─1(b))。

当在汽车或卡车上装货时,它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量的啬而变化。

(看图1─1(c))如果将上面例子所载荷变形曲线画出来,你将发现它们都显示了非线性结构的基本特征--变化的结构刚性.图1─1 非线性结构行为的普通例子非线性行为的原因引起结构非线性的原因很多,它可以被分成三种主要类型:状态变化(包括接触)许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为,例如,一根只能拉伸的电缆可能是松散的,也可能是绷紧的。

轴承套可能是接触的,也可能是不接触的, 冻土可能是冻结的,也可能是融化的。

这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。

状态改变也许和载荷直接有关(如在电缆情况中),也可能由某种外部原因引起(如在冻土中的紊乱热力学条件)。

ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。

接触是一种很普遍的非线性行为,接触是状态变化非线性类型形中一个特殊而重要的子集。

几何非线性如果结构经受大变形,它变化的几何形状可能会引起结构的非线性地响应。

一个例的垂向刚性)。

随着垂向载荷的增加,杆不断弯曲以致于动力臂明显地减少,导致杆端显示出在较高载荷下不断增长的刚性。

图1─2 钓鱼杆示范几何非线性材料非线性非线性的应力──应变关系是结构非线性名的常见原因。

许多因素可以影响材料的应力──应变性质,包括加载历史(如在弹─塑性响应状况下),环境状况(如温度),加载的时间总量(如在蠕变响应状况下)。

牛顿一拉森方法ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。

然而,非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程表示。

需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。

逐步递增载荷和平衡迭代一种近似的非线性救求解是将载荷分成一系列的载荷增量。

可以在几个载荷步内或者在一个载步的几个子步内施加载荷增量。

在每一个增量的求解完成后,继续进行下一个载荷增量之前程序调整刚度矩阵以反映结构刚度的非线性变化。

遗憾的是,纯粹的增量近似不可避免地随着每一个载荷增量积累误差,导种结果最终失去平衡,如图1─3(a)所示所示。

.(a)纯粹增量式解(b)全牛顿-拉普森迭代求解(2个载荷增量)图8─3 纯粹增量近似与牛顿-拉普森近似的关系。

ANSYS程序通过使用牛顿-拉普森平衡迭代克服了这种困难,它迫使在每一个载荷增量的末端解达到平衡收敛(在某个容限范围内)。

图1─3(b)描述了在单自由度非线性分析中牛顿-拉普森平衡迭代的使用。

在每次求解前,NR方法估算出残差矢量,这个矢量是回复力(对应于单元应力的载荷)和所加载荷的差值。

程序然后使用非平衡载荷进行线性求解,且核查收敛性。

如果不满足收敛准则,重新估算非平衡载荷,修改刚度矩阵,获得新解。

持续这种迭代过程直到问题收敛。

ANSYS程序提供了一系列命令来增强问题的收敛性,如自适应下降,线性搜索,自动载荷步,及二分等,可被激活来加强问题的收敛性,如果不能得到收敛,那么程序或者继续计算下一个载荷前或者终止(依据你的指示)。

对某些物理意义上不稳定系统的非线性静态分析,如果你仅仅使用NR方法,正切刚度矩阵可能变为降秩短阵,导致严重的收敛问题。

这样的情况包括独立实体从固定表面分离的静态接触分析,结构或者完全崩溃或者“突然变成”另一个稳定形状的非线性弯曲问题。

对这样的情况,你可以激活另外一种迭代方法,弧长方法,来帮助稳定求解。

弧长方法导致NR平衡迭代沿一段弧收敛,从而即使当正切刚度矩阵的倾斜为零或负值时,也往往阻止发散。

这种迭代方法以图形表示在图1─4中。

图1─4传统的NR方法与弧长方法的比较非线性求解的组织级别分线性求解被分成三个操作级别:载荷步、子步、平衡迭代。

·“顶层”级别由在一定“时间”范围内你明确定义的载荷步组成。

假定载荷在载荷步内是线性地变化的。

·在每一个载荷是步内,为了逐步加载可以控制程序来执行多次求解(子步或时间步)。

·在每一个子步内,程序将进行一系列的平衡迭代以获得收敛的解。

图1─5说明了一段用于非线性分析的典型的载荷历史。

图1─5载荷步、子步、及“时间”收敛容限当你对平衡迭代确定收敛容限时,你必须答这些问题:·你想基于载荷,变形,还是联立二者来确定收敛容限?·既然径向偏移(以弧度度量)比对应的平移小,你是不是想对这些不同的条目建立不同的收敛准则?当你确定收敛准则时,ANSYS程序会给你一系列的选择:你可以将收敛检查建立在力,力矩、位移、转动或这些项目的任意组合上。

另外,每一个项目可以有不同的收敛容限值。

对多自由度问题,你同样也有收敛准则的选择问题。

当你确定你的收敛准则时,记住以力为基础的收敛提供了收敛的绝对量度,而以位移为基础的收敛仅提供了表观收敛的相对量度。

因此,你应当如果需要总是使用以力为基础(或以力矩为基础的)收敛容限。

如果需要可以增加以位移为基础(或以转动为基础的)收敛检查,但是通常不单独使用它们。

图1─6说明了一种单独使用位移收敛检查导致出错情况。

在第二次迭代后计算出的位移很小可能被认为是收敛的解,尽管问题仍旧远离真正的解。

要防止这样的错误,应当使用力收敛检查。

图1─6完全依赖位移收敛检查有时可能产生错误的结果。

保守行为与非保守行为:过程依赖性如果通过外载输入系统的总能量当载荷移去时复原,我们说这个系统是保守的。

如果能量被系统消耗(如由于塑性应变或滑动摩擦),我们说系统是非保守的,一个非守恒系统的例子显示在图1─7。

一个保守系统的分析是与过程无关的:通常可以任何顺序和以任何数目的增量加载而不影响最终结果。

相反地,一个非保守系统的分析是过程相关的;必须紧紧跟随系统的实际加载历史,以获得精确的结果。

如果对于给定的载荷范围,可以有多于一个的解是有效的(如在突然转变分析中)这样的分析也可能是过程相关的。

过程相关问题通常要求缓慢加载(也就是,使用许多子步)到最终的载荷值。

图1─7 非守恒(过程相关的)过程子步当使用多个子步时,你需要考虑精度和代价之间的平衡;更多的子步骤(也就是,小的时间步)通常导致较好的精度,但以增多的运行时间为代价。

ANSYS 提供两种方法来控制子步数:·子步数或时间步长我们即可以通过指定实际的子步数也可以通过指定时间步长控制子步数。

·自动时间步长ANSYS程序,基于结构的特性和系统的响应,来调查时间步长子步数如果你的结构在它的整个加载历史期间显示出高度的非线性特点,而且你对结构的行为子解足够好可以确保深到收敛的解,那么你也许能够自己确定多小的时间步长是必需的,且对所有的载荷步使用这同一时间步。

(务必允许足够大的平衡迭代数)。

自动时间分步如果你预料你的结构的行为将从线性到非线性变化,你也许想要在系统响应的非线性部分期间变化时间步长。

在这样一种情况,你可以激活自动时间分步以便随需要调整时间步长,获得精度和代价之间的良好平衡。

同样地,如果你不确信你的问题将成功地收敛,你也许想要使用自动时间分步来激活ANSYS程序的二分特点。

二分法提供了一种对收敛失败自动矫正的方法。

无论何时只要平衡迭代收敛失败,二分法将把时间步长分成两半,然后从最后收敛的子步自动重启动,如果已二分的时间步再次收敛失败,二分法将再次分割时间步长然后重启动,持续这一过程直到获得收敛或到达最小时间步长(由你指定)。

载荷和位移方向当结构经历大变形时应该考虑到载荷将发生了什么变化。

在许多情况中,无论结构如何变形施加在系统中的载荷保持恒定的方向。

而在另一些情况中,力将改变方向,随着单元方向的改变而变化。

ANSYS程序对这两种情况都可以建模,依赖于所施加的载荷类型。

加速度和集中力将不管单元方向的改变而保持它们最初的方向,表面载荷作用在变形单元表面的法向,且可被用来模拟“跟随”力。

图1─8说明了恒力和跟随力。

注意──在大变形分析中不修正结点坐标系方向。

因此计算出的位移在最初的方向上输出。

图1─8 变形前后载荷方向非线性瞬态过程的分析用于分析非线性瞬态行为的过程,与对线性静态行为的处理:相似以步进增量加载,程序在每一步中进行平衡迭代。

静态和瞬态处理的主要不同是在瞬态过程分析中要激活时间积分效应。

(因此,在瞬态过程分析中“时间”总是表示实际的时序。

)自动时间分步和二等分特点同样也适用于瞬态过程分析。

非线性分析中用到的命令使用与任何其它类型分析的同一系列的命令来建模和进行非线性分析。

同样,无论你正在进行何种类型的分析,你可从用户图形界面GUI选择相似的选项来建模和求解问题。

本章后面的部分”非线性实例分析(命令),给你显示了使用批处理方法用ANSYS分析一个非线性分析时的一系列命令。

另一部分“非线性实例分析(GUI 方法)”,给你显示了如何从ANSYS的GUI中执行同样的例子分析。

非线性分析步骤综述尽管非线性分析比线性分析变得更加复杂,但处理基本相同。

只是在非线形分析的适当过程中,添加了需要的非线形特性。

如何进行非线性静态分析非线性静态分析是静态分析的一种特殊形式。

如同任何静态分析,处理流程主要由三个主要步骤组成:1、建模。

2、加载且得到解。

3、考察结果。

步骤1:建模这一步对线性和非线性分析都是必需的,尽管非线性分析在这一步中可能包括特殊的单元或非线性材料性质,如果模型中包含大应变效应,应力─应变数据必须依据真实应力和真实(或对数)应变表示。

步骤2:加载且得到解在这一步中,你定义分析类型和选项,指定载荷步选项,开始有限无求解。

既然非线性求解经常要求多个载荷增量,且总是需要平衡迭代,它不同于线性求解。

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