Ansys Workbench蠕变分析
ansys几何非线性+塑性+接触+蠕变
除去蠕变，这个模型的结果可靠性是不错的。
作了一系列接触问题，通过试验验证符合的很好。
模型解释：（1）一个弹性结构受压（接触）变形，到发生塑性变形。
（2）拿开压缩板，结构回弹，但不会回到原始位置。
（3）这时计算蠕变，释放掉应力。
（4）再压弹性结构到开始压缩位置。
比较这四步的接触力。
结果：第二，三步当然没有接触力，（若没有应力释放，第一、第四步接触力应一样，）有了应力释放，第四步接触力比第一步减小。
这个模型中的蠕变没用太好。
用的是隐式6号蠕变方程，蠕变是时间和应力的函数，参数是乱定的（应力释放太快）。
想请教有关蠕变方面的资料，尤其是材料蠕变方程选用及参数方面的资料。
/prep7!------------CuSn8----------ET,1,182,,,3mp,ex,1,115e9mp,prxy,1,0.3r,1,0.3TB,BKIN,1TBDA TA,1,470E6,0tm=100*SET,C1,1.5625E-14 !ASSIGN VALUE*SET,C2,1.5 !ASSIGN V ALUE*SET,C3, !ASSIGN V ALUE*SET,C4,0 !ASSIGN V ALUETB,CREEP,1,,,6 !ACTIV ATE DA TA TABLETBDA TA,1,C1,C2,C3,C4 !DEFINE DATA FOR TABLE!-----------contact-----------------ET,9,169ET,10,171R,9,,,0.1,0.1,,!RMORE,,,1.0E20,0.0,1.0,!RMORE,0.0,0,1.0,0,0,0.5!RMORE,,,1.0,0.0MP,MU,9,0.0!----------------geometryk,,2k,,2,0.2k,,,0.2k,,-0.2k,,-0.2,1.2k,,,1k,,2,1.2k,,1,1k,,1.25,1k,,2,1L,8,9,k,,1.5,1.2k,,1.75,1.45L, 1, 2 L, 1, 4 L, 4, 5 L, 5, 11larc,7,12,11,0.25 larc,11,12,7,0.25L, 7, 10 L, 10, 9 L, 8, 6 L, 6, 3 L, 3, 2LFILLT,11,10,0.3, ,!*LFILLT,4,5,0.5, ,!*LFILLT,11,12,0.3, ,!*LFILLT,4,3,0.5, ,FLST,2,16,4 FITEM,2,12 FITEM,2,15 FITEM,2,11 FITEM,2,13FITEM,2,10FITEM,2,1FITEM,2,9FITEM,2,8FITEM,2,7FITEM,2,6FITEM,2,5FITEM,2,14FITEM,2,4FITEM,2,16FITEM,2,3FITEM,2,2AL,P51Xrect,1,3,1.45+0.001,1.5type,1mat,1esize,0.05amesh,all!---------contact------------ allstype,10mat,9real,9lsel,s,,,6,7nsll,s,1esln,s,0esurf,alltype,9mat,9real,9lsel,s,,,17nsll,s,1esln,s,0esurf,all!------boundarylsel,s,,,3nsll,,1d,all,uxd,all,uylsel,s,,,19nsll,,1cp,11,uy,allcplgen,11,ux*get,nmin,node,,num,min d,nmin,uxksel,s,,,10nslk*get,ndis,node,,num,minfini/soluantype,staticnlgeom,onautots,onallssaverate,offtime,1e-8d,nmin,uy,-0.3nsub,20outres,all,allsolve*get,rf1,node,nmin,rf,fy *get,dis1,node,ndis,u,ytime,2e-8d,nmin,uy,0.0nsub,20outres,all,allsolve*get,rf2,node,nmin,rf,fy*get,dis2,node,ndis,u,y!BFUNIF,TEMP,90rate,onTIME,tm!NSUBST,10OUTPR,BASIC,10 ! PRINT BASIC SOLUTION FOR EVERY 10TH SUBSTEP OUTRES,ESOL,1 ! STORE ELEMENT SOLUTION FOR EVERY SUBSTEP SOLVE*get,rf3,node,nmin,rf,fy*get,dis3,node,ndis,u,yrate,offtime,tm+1e-8d,nmin,uy,-0.3nsub,20outres,all,allsolve*get,rf4,node,nmin,rf,fy*get,dis4,node,ndis,u,y/EOFtime,11d,nmin,uy,-0.0nsub,20outres,all,allsolve*get,rf11,node,nmin,rf,fy*get,dis11,node,ndis,u,y/eoffini/post1*get,rf2,node,nmin,rf,fy fini/eof。
基于ansys涡轮盘蠕变及低周疲劳寿命可靠性分析方法
摘
要
对于航空发动机高温部件涡轮盘来说，蠕变失效和疲劳失效是其两种主要的 失效模式： 在循环工作条件下， 蠕变损伤和疲劳损伤不断累积， 并且蠕变损伤和疲
劳损伤存在交互作用。 因此， 蠕变一 疲劳损伤分析就成为涡轮盘寿命预测的重要组
成部分。此外，由于金属材料在高温和高应力下存在明显的蠕变变形，从而造成 涡轮盘存在应力松弛现象，是否考虑应力松弛效应的寿命预测可能导致相差几倍 甚至上百倍的差别。
ｃ ｎｒ ｕｉｎ ｒ ｓｒ ｅ ｂ ｌｗ： ｏ ｔｂ ｔ ｗｅ ｄ ｃｉ ｄ ｏ ｉ ｏ ｅ ｅ ｂ ｅ
１ Ｃｅ ｓａ ｒ ａｉ ｔ ｍ ｄｌ ｐ ｐｓ ， ｍ ｄｌ ｃ ｅ ｒ ｔｅ ｔｉｐ ｂｂｉｉ ｏｅｗ ｓ ｏ ｄｔｓ ｅａｄ ｐ ｕ ｌ ） ｅ ｒｎ ｌ ｃ ｒ ｐ ｏ ｓ ａ ｒ ｅ ｈ ｏ ｎ ｒ ｕ ｒｉ ｏ ｉ ｅ ｐ ｆ ｅ
久寿命的影响．
３ 本文提出考虑应力松弛的涡轮盘蠕变一 ） 疲劳寿命工程化计算方法， 即蠕变一
疲劳损伤二阶逼近法。 在此基础上，结合响应面法，提出了考虑载荷和材料参数
分散性以及应力松弛效应的轮盘蠕变一 疲劳寿命可靠性分析方法。利用轮盘蠕变一
疲劳寿命可靠性算例验证了该方法的有效性，并分析了应力松弛立蠕变应变概率模型， ） 并率先将该模型和蠕变持久寿命概率模型用于考 虑应力松弛的涡轮盘蠕变持久寿命和蠕变一 疲劳寿命可靠性分析。 ２ ）提出考虑应力松弛的涡轮盘蠕变持久寿命可靠性分析方法。方法中采用 ＡＳＳ提供的中 ＮＹ 心组合法对各随机变量进行抽样，并对若干抽样点有限 元蠕变分 析结果进行响应面回归，从而获得损伤临界失效函数的近似表达式。进而采用 ＭｏｔＣｒ 法获得轮盘蠕变持久寿命可靠度或给定可靠度的蠕变持久寿命。 ｎ －ａｏ ｅ ｌ 本文 通过算例验证了该方法的有效性，同时，分析了应力松弛和各随机变量对蠕变持
ansys级非线性分析蠕变
September 30, 2001 Inventory #001491 4-5
隐式和显式蠕变
... 蠕变背景
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
• 当计算弹性、塑性和蠕变应变时, ANSYS使用附加的应变分量: 应力-应变 附加分量
cr e
应力相关性
Q RT
式中Q为激活能, R为普适气体常数, T为绝对温度。
– 蠕变应变通常也与应力有关, 尤其是位错蠕变。Norton 法则为:
cr n
对上述幂定律的常见修正如下:
cr eC
September 30, 2001 Inventory #001491 4-16
implicitcreepequationdescriptiontypetboptvaluestrainhardeningprimarytimehardeningprimarygeneralizedexponentialprimarygeneralizedgrahamprimarygeneralizedblackburnprimarymodifiedtimehardeningprimarymodifiedstrainhardeningprimarygeneralizedgarofalohyperbolicsinesecondaryexponentialformsecondarynortonsecondary10timehardeningboth11rationalpolynomialboth12generalizedtimehardeningprimary13usercreep100advancedstructuralnonlinearities60trainingmanual应变强化tbopt1第一阶段蠕变时间强化tbopt2第一阶段蠕变广义指数tbopt3第一阶段蠕变广义grahamtbopt4第一阶段蠕变advancedstructuralnonlinearities60trainingmanual广义blackburntbopt5第一阶段蠕变修正的时间强化tbopt6第一阶段蠕变修正的应变强化tbopt7第一阶段蠕变rtcradvancedstructuralnonlinearities60trainingmanual广义garofalotbopt8第二阶段蠕变指数形式tbopt9第二阶段蠕变10nortontbopt10第二阶段蠕变advancedstructuralnonlinearities60trainingmanual可用的隐式蠕变模型11时间强化tbopt11第一阶段第二阶段12有理多项式tbopt12第一阶段第二阶段13广义时间强化tbopt13第一阶段蠕变1211ptcptcrteadvancedstructuralnonlinearities60trainingmanual练习请参考附加练习题
Ansys Workbench详解教程全解
2018/10/21
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向导
作用： 帮助用户设置分析过程中的基本步骤，如选择分析类型、定义材 料属性等基本分析步骤。 显示： 可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标 控制其显示。
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基本操作
创建、打开、保存文档 复制、剪切、粘贴
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网格控制
整体网格 ： Relevance （-100~100 ） 、 Relevance Center （coarse~ fine ）
局部细化： 支撑处、载荷施加位置、应力变化较大的地方。
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网格控制
具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出 对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的 大小（Sizing）。
? y ?
? i? i
i
k e? e ? F e
c. 计算等效节点力
3. 进行单元集成； 4. 得到节点位移；
K? ? F
5. 根据弹性力学公式计算单元应变、应力。
ANSYS Workbench 软件介绍
运行软件 操作界面简介 基本操作 分析流程的各项操作
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运行软件
方法一：从CAD软件中进入
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属性窗口
属性窗口提供了输入数据的列表， 会根据选取分支的不同自动改变。
白色区域 : 显示当前输入的数据。 灰色区域 : 显示信息数据，不能
被编辑。 黄色区域 : 未完成的信息输入。
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图形窗口
模型和结果都将显 示在这个区域中， 包括：
材料力学蠕变分析知识点总结
材料力学蠕变分析知识点总结蠕变是材料在恒定应力条件下随时间逐渐发生形变的现象。
在工程设计和材料研究中，蠕变现象是一个重要的考虑因素。
为了更好地理解和分析材料的蠕变特性，以下是一些材料力学蠕变分析的重要知识点的总结。
一、蠕变现象及特点蠕变是指材料在一定的温度、应力和时间条件下会发生的持续性形变现象。
蠕变速率与应力和温度成正比，与时间成反比。
蠕变主要表现为静态蠕变和滞后蠕变两种类型。
静态蠕变是指恒定应力下的蠕变，在应力作用下，材料在一段时间后会逐渐发生持续性的形变。
滞后蠕变是指在持续变形状态下，应力和应变之间的关系并非瞬时稳定，而是有延迟的反应。
二、影响蠕变的因素1. 温度：温度是影响蠕变的关键因素。
随着温度的升高，材料的蠕变速率也会增加。
一般来说，高温会导致材料的结构疲劳，从而增加蠕变的可能性。
2. 应力水平：应力水平是另一个重要因素。
蠕变速率随着应力的增加而增加。
当应力水平超过一定阈值时，蠕变速率将急剧增加，导致材料的蠕变失效。
3. 材料结构：材料的结构对蠕变行为有很大影响。
晶体有序性高、晶界清晰的金属材料蠕变行为较不明显，而高聚物、陶瓷等非晶态材料则容易发生蠕变现象。
三、材料蠕变性能测试方法为了评估材料的蠕变性能，常用的测试方法有：1. 短期蠕变试验：通过施加持续载荷进行的试验，用于测定材料在短时间内的蠕变性能。
2. 长期蠕变试验：通过施加持续载荷进行的试验，用于测定材料在长时间内的蠕变性能。
3. 压缩蠕变试验：通过施加持续压缩载荷进行的试验，用于测定材料在压缩状态下的蠕变性能。
四、蠕变机制和模型1. 滑移机制：材料中的滑移是一个重要的蠕变机制。
滑移是指材料中的晶体发生移位，形成新的晶体结构，导致材料整体发生蠕变。
2. 脆性断裂机制：某些材料在蠕变过程中会出现脆性断裂现象。
脆性断裂是由于晶界结构破裂或晶体内部缺陷引起的。
3. 蠕变模型：为了更准确地描述材料的蠕变行为，研究者们提出了各种蠕变模型，如Arrhenius模型、Norton模型和力学模型等。
基于ANSYS的蠕变屈曲工程评定方法与实例
图1 蠕变屈曲变形-时间的特征基于ANSYS的蠕变屈曲工程评定方法与实例唐艳芳（上海时鉴工程技术有限公司， 上海 201203）[摘 要] 随着石油化工和核电工业的快速发展，越来越多的工业装置在高温下运行。
当设备或部件因压力或重力等载荷产生压缩应力时，就有可能发生蠕变屈曲。
本文介绍了ASME III-NH规范中关于蠕变屈曲的相关概念、评定方法、评定原理，同时用一个工程实例说明基于通用有限元软件进行蠕变屈曲的校核过程和实施步骤，为工程中防止蠕变屈曲失效提供了参考方案。
[关键词] 压力容器；高温；蠕变屈曲；ANSYS；实例作者简介：唐艳芳（1985—），女，江西南昌人，硕士研究生，中级工程师，从事压力容器分析及设计工作。
压力容器广泛应用于石化化工、核电等行业，如外压容器、夹套容器的内层、大型储罐球罐、核电站球形安全壳等结构，大多为薄膜结构，在承受压缩载荷的情况下极易发生屈曲失效。
随着压力容器的大型化、轻量化以及操作条件的复杂化，高温下的蠕变屈曲问题日益凸显。
本文基于ASME III-NH 分卷[1]，阐述了蠕变屈曲的相关概念和原理、蠕变屈曲的类型、评定方法及评定原理，结合NB 分卷[2]介绍了与时间无关屈曲和与时间有关屈曲两种设计方法的不同之处。
同时，以某工程项目中的支承圆筒为例，展示了基于通用有限元软件ANSYS Workbench 实施蠕变屈曲计算、分析与评定的过程，为工程中蠕变屈曲的校核提供了较全面的参考。
1 屈曲的类型结构的屈曲或失稳一般需要考虑两种类型，一种是弹性或弹塑性屈曲，另一种是蠕变屈曲。
弹性或弹塑性屈曲可能在寿命期内的任意时间瞬间发生，只取决于几何结构和在时间上的短时材料响应，一般与时间无关。
蠕变屈曲可能是因为初始缺陷随时间得到增强从而导致几何失去稳定，这种失效与时间有关，甚至当载荷恒定时也有可能发生。
由于蠕变应变随时间进行累积，发生蠕变屈曲时的载荷要小于发生弹性和弹塑性屈曲的载荷。
ansys矩形板蠕变实例
蠕变分析实例一块矩形板，其左端固定，而右端被拉伸至某一固定位置，然后保持在此位置不动。
试分析板中应力随时间的变化。
问题详细说明材料特性：Ex=2e5, (泊松比)＝0.3C6=0的显式初始蠕变方程：C1=4.8e-23,C2=7几何特性：L=100,H=10图4-22 问题描述图4.4.3.3 求解步骤（GUI方法）步骤一：建立计算所需要的模型在这一步中，建立计算分析所需要的模型，包括定义单元类型，创建结点和单元，并将数据库保存为“creep.db”，在此对这一过程不再详细。
步骤二：恢复数据库文件“ creep.db ”utility menu>file>Resume from步骤三：定义材料性质1、选“Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models”。
出现“Define Material Model Behavior”对话框，选择Material Model Number 1。
2、在“Material Models Available”窗口，双击“Structural->Linear->Elastic-> Isotropic”。
出现一个对话框。
3、对杨氏模量（EX）键入2e5 。
4、对泊松比（NUXY）键入0.3。
5、单击OK。
步骤四：定义creep数据表并输入相应值1、在“Material Models Available”窗口，双击Structural->Nonlinear->Inelastic->Rate Dependent->Creep->Creep Only->Mises Potential->Explicit，出现一个对话框。
2、在对话框表格中的C1，C2位置输入相应值(C1=4.8e-23,C2=7)。
3、单击OK4、退出“Define Material Model Behavior”对话框。
ansys非线性分析蠕变+2
cr C7 eσ/C8 e C10/T ε
cr C7 σ C8 e C10/T ε
8)
September 30, 2001 Inventory #001491 4-10
F节
蠕变求解过程
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。
E节
显式蠕变过程
• 本节讨论进行显式蠕变分析的过程。
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
• 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。
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
幂函数蠕变法则 C6=12 第一阶段蠕变 真幂函数 C6=13 第一和第二阶段蠕变
cr MK C1 N t M 1 ε
cr ε
6)
Be acc A103 A 2 B C
e acc
7)
指数形式 C12=0 第二阶段蠕变
– 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。
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Workbench蠕变分析
1.问题描述：一方形实体，尺寸为5mX1mX1m，在200MPa压力，温度分别为20℃、100℃、500℃下蠕变分析。
边界条件如下图所示。
2.新建static structure模块，如图所示，分别对应20℃、100℃、500℃。
3.双击Engineering Data，定义材料蠕变特性，本示例使用Time Hardening模型（关于蠕变的模型选择请自行补脑）。
4.关闭Engineering Data,进入到Mechnical Systems，划分网格，施加边界条件。
5.对于A5、B5、C5温度分别为22℃、100℃、500℃。
6.对A5模块定义载荷步，分两次加载（示例仅计算9秒的蠕变）.载荷步详细见下图。
7.同样的，对B5、C5做相同的载荷步设置。
并进行求解。
完成后如下图所示。
上图图中显示的是22℃下的蠕变。
在200MPa载荷下，变形为2.5E-3m（第一个载荷步的结果，时间点为1秒），保持载荷不变，持续9秒，变形达到0.034m（第二个载荷步，时间点为10s）。
100℃、500℃的蠕变如下图所示
100℃
500℃
PS：本例重在分享Workbench中进行蠕变分析的过程，请忽略其结果的合理性。
By问道真人
2015/11/27。