ANSYS非线性问题概述

ANSYS非线性问题概述
ANSYS非线性问题概述

ansys非线性分析指南

ANSYS 非线性分析指南(1) 基本过程 第一章结构静力分析 1. 1 结构分析概述 结构分析的定义: 结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。结构这个术语是一个广义的概念,它包括土木工程结构,如桥梁和建筑物;汽车结构,如车身、骨架;海洋结构,如船舶结构;航空结构,如飞机机身、机翼等,同时还包括机械零部件,如活塞传动轴等等。 在ANSYS 产品家族中有七种结构分析的类型,结构分析中计算得出的基 本未知量- 节点自由度,是位移;其他的一些未知量,如应变、应力和反力, 可通过节点位移导出。 七种结构分析的类型分别是: a. 静力分析- 用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。静力分析 包括线性和非线性分析。而非线性分析涉及塑性、应力刚化、大变形、大应变、超弹性、接触面和蠕变,等。 b. 模态分析- 用于计算结构的固有频率和模态。 c. 谐波分析- 用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。 d. 瞬态动力分析- 用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应,并且可计及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。 e. 谱分析- 是模态分析的应用拓广,用于计算由于响应谱或PSD 输入 随机振动引起的应力和应变。 f. 屈曲分析- 用于计算屈曲载荷和确定屈曲模态,ANSYS 可进行线性特征值和非线性屈曲分析。 g. 显式动力分析- ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复 杂的接触问题。 除了前面提到的七种分析类型,还有如下特殊的分析应用: ? 断裂力学 ? 复合材料 ? 疲劳分析

? p-Method 结构分析所用的单元:绝大多数的ANSYS 单元类型可用于结构分析。单元类型从简单的杆单元和梁单元一直到较为复杂的层合壳单元和大应变实体单元 1.2 结构线性静力分析 静力分析的定义: 静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的响应。它不考虑惯性和阻尼的影响,如结构受随时间变化载荷的情况。可是静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响,如重力和离心力;以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷,如通常在许多建筑规范中所定义的等价静力风载和地震载荷。 静力分析中的载荷: 静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移、应力、应变和力。固定不变的载荷和响应是一种假定,即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢,静力分析所施加的载荷包括: ? - 外部施加的作用力和压力 ? - 稳态的惯性力如中力和离心力 ? - 位移载荷 ? - 温度载荷 线性静力分析和非线性静力分析 静力分析既可以是线性的也可以是非线性的。非线性静力分析包括所有的非线性类型:大变形、塑性、蠕变、应力刚化、接触、间隙单元、超弹性单元等,本节主要讨论线性静力分析,非线性静力分析在下一节中介绍。 线性静力分析的求解步骤 1 建模 2 施加载荷和边界条件求解 3 结果评价和分析

ANSYS求解非线性问题

ANSYS求解非线性问题 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所示所示。 (a)纯粹增量式解(b)全牛顿-拉普森迭代求解 图1 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(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

Ansys非线性接触分析和设置

Ansys非线性接触分析和设置 5.4.9 设置实常数和单元关键选项 程序使用20个实常数和数个单元关键选项,来控制面─面接触单元的接触。参见《ANSYS Elements Reference》中对接触单元的描述。 5.4.9.1 实常数 在20个实常数中,两个(R1和R2)用来定义目标面单元的几何形状。剩下的用来控制接触面单元。 R1和R2 定义目标单元几何形状。 FKN 定义法向接触刚度因子。 FTOLN 是基于单元厚度的一个系数,用于计算允许的穿透。 ICONT 定义初始闭合因子。 PINB 定义“Pinball"区域。 PMIN和PMAX 定义初始穿透的容许范围。 TAUMAR 指定最大的接触摩擦。 CNOF 指定施加于接触面的正或负的偏移值。 FKOP 指定在接触分开时施加的刚度系数。 FKT 指定切向接触刚度。 COHE 制定滑动抗力粘聚力。 TCC 指定热接触传导系数。 FHTG 指定摩擦耗散能量的热转换率。 SBCT 指定 Stefan-Boltzman 常数。 RDVF 指定辐射观察系数。 FWGT 指定在接触面和目标面之间热分布的权重系数。

FACT 静摩擦系数和动摩擦系数的比率。 DC 静、动摩擦衰减系数。 命令: R GUI:main menu> preprocessor>real constant 对实常数 FKN, FTOLN, ICONT, PINB, PMAX, PMIN, FKOP 和 FKT,用户既可以定义一个正值,也可以定义一个负值。程序将正值作为比例因子,将负值作为绝对值。程序将下伏单元的厚度作为ICON,FTOLN,PINB,PMAX 和 PMIN 的参考值。例如 ICON = 0.1 表明初始闭合因子是“0.1*下层单元的厚度”。然而,ICON = -0.1 则表示真实调整带是 0.1 单位。如果下伏单元是超单元,则将接触单元的最小长度作为厚度。参见图5-8。 图5-8 下层单元的厚度 在模型中,如果单元尺寸变化很大,而且在实常数如 ICONT, FTOLN, PINB, PMAX, PMIN 中应用比例系数,则可能会出现问题。因为从比例系数得到的实际结果,取决于下层单元的厚度,这就可能引起大、小单元之间的重大变化。如果出现这一问题,请用绝对值代替比例系数。 TCC, FHTG, SBCT, RDVF 和 FWGT 仅用于热接触分析[KEYOPT(1)=1]。 5.4.9.2 单元关键选项 每种接触单元都包括数个关键选项。对大多的接触问题,缺省的关键选项是合适的。而在某些情况下,可能需要改变缺省值。下面是可以控制接触行为的一些关键选项: 自由 度 KEYOPT(1) 接触算法(罚函数+拉格朗日乘子或罚函数) KEYOPT(2) 存在超单元时的应力状态(仅2D) KEYOPT(3)

ANSYS命令流学习笔记10-利用APDL在WorkBench中进行非线性屈曲分析

!ANSYS命令流学习笔记10-利用APDL在WorkBench中进行非线性屈曲分析 !学习重点: !1、强化非线性屈曲知识 首先了解屈曲问题。在理想化情况下,当F < Fcr时, 结构处于稳定平衡状态,若引入一个小的侧向扰动力,然后卸载, 结构将返回到它的初始位置。当F > Fcr时, 结构处于不稳定平衡状态, 任何扰动力将引起坍塌。当F = Fcr时,结构处于中性平衡状态,把这个力定义为临界载荷。在实际结构中, 几何缺陷的存在或力的扰动将决定载荷路径的方向。在实际结构中, 很难达到临界载荷,因为扰动和非线性行为, 低于临界载荷时结构通常变得不稳定。 要理解非线性屈曲分析,首先要了解特征值屈曲。特征值屈曲分析预测一个理想线弹性结构的理论屈曲强度,缺陷和非线性行为阻止大多数实际结构达到理想的弹性屈曲强度,特征值屈曲一般产生非保守解, 使用时应谨慎。 !理论解,根据Euler公式。其中μ取决于固定方式。 !有限元方法, 已知在特征值屈曲问题: 求解,即可得到临界载荷 而非线性屈曲问题: 其中为结构初始刚度,为有缺陷的结构刚度,为位移矩阵,为载荷矩阵。 非线性屈曲分析时考虑结构平衡受扰动(初始缺陷、载荷扰动)的非线性静力分析,该分析时一直加载到结构极限承载状态的全过程分析,分析中可以综合考虑材料塑性、几何非线性、接触、大变形。非线性屈曲比特征值屈曲更精确,因此推荐用于设计或结构的评价。 !2、熟悉WB中非线性屈曲分析流程 (1) 前处理,施加单元载荷,进行预应力静力分析。 (2) 基于预应力静力分析,指定分析类型为特征值屈曲分析,完成特征值屈曲分析。 (3) 在APDL模块将一阶特征屈曲模态位移乘以适当系数,将此变形后的形状当做非线性分析的初始模型。

ANSYS中文翻译官方手册_接触分析

一般的接触分类 (2) ANSYS接触能力 (2) 点─点接触单元 (2) 点─面接触单元 (2) 面─面的接触单元 (3) 执行接触分析 (4) 面─面的接触分析 (4) 接触分析的步骤: (4) 步骤1:建立模型,并划分网格 (4) 步骤二:识别接触对 (4) 步骤三:定义刚性目标面 (5) 步骤4:定义柔性体的接触面 (8) 步骤5:设置实常数和单元关键字 (10) 步骤六: (21) 步骤7:给变形体单元加必要的边界条件 (21) 步骤8:定义求解和载步选项 (22) 第十步:检查结果 (23) 点─面接触分析 (25) 点─面接触分析的步骤 (26) 点-点的接触 (35) 接触分析实例(GUI方法) (38) 非线性静态实例分析(命令流方式) (42) 接触分析 接触问题是一种高度非线性行为,需要较大的计算资源,为了进行实为有效的计算,理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。 接触问题存在两个较大的难点:其一,在你求解问题之前,你不知道接触区域,表面之间是接触或分开是未知的,突然变化的,这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定;其二,大多的接触问题需要计算摩擦,有几种摩擦和模型供你挑选,它们都是非线性的,摩擦使问题的收敛性变得困难。

一般的接触分类 接触问题分为两种基本类型:刚体─柔体的接触,半柔体─柔体的接触,在刚体─柔体的接触问题中,接触面的一个或多个被当作刚体,(与它接触的变形体相比,有大得多的刚度),一般情况下,一种软材料和一种硬材料接触时,问题可以被假定为刚体─柔体的接触,许多金属成形问题归为此类接触,另一类,柔体─柔体的接触,是一种更普遍的类型,在这种情况下,两个接触体都是变形体(有近似的刚度)。 ANSYS接触能力 ANSYS支持三种接触方式:点─点,点─面,平面─面,每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。 为了给接触问题建模,首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触,如果相互作用的其中之一是一点,模型的对立应组元是一个结点。如果相互作用的其中之一是一个面,模型的对应组元是单元,例如梁单元,壳单元或实体单元,有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对,接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元,至于ANSTS使用的接触单元和使用它们的过程,下面分类详述。 点─点接触单元 点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为,为了使用点─点的接触单元,你需要预先知道接触位置,这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况(即使在几何非线性情况下) 如果两个面上的结点一一对应,相对滑动又以忽略不计,两个面挠度(转动)保持小量,那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题,过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。 点─面接触单元 点─面接触单元主要用于给点─面的接触行为建模,例如两根梁的相互接触。 如果通过一组结点来定义接触面,生成多个单元,那么可以通过点─面的接触单元来模拟面─面的接触问题,面即可以是刚性体也可以是柔性体,这类接触问题的一个典型例子是插头到插座里。

非线性-接触分析

接触分析 接触问题是一种高度非线性行为,需要较大的计算资源,为了进行实为有效的计算,理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。 接触问题存在两个较大的难点:其一,在你求解问题之前,你不知道接触区域,表面之间是接触或分开是未知的,突然变化的,这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定;其二,大多的接触问题需要计算摩擦,有几种摩擦和模型供你挑选,它们都是非线性的,摩擦使问题的收敛性变得困难。 一般的接触分类 接触问题分为两种基本类型:刚体─柔体的接触,半柔体─柔体的接触,在刚体─柔体的接触问题中,接触面的一个或多个被当作刚体,(与它接触的变形体相比,有大得多的刚度),一般情况下,一种软材料和一种硬材料接触时,问题可以被假定为刚体─柔体的接触,许多金属成形问题归为此类接触,另一类,柔体─柔体的接触,是一种更普遍的类型,在这种情况下,两个接触体都是变形体(有近似的刚度)。 ANSYS接触能力 ANSYS支持三种接触方式:点─点,点─面,平面─面,每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。 为了给接触问题建模,首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触,如果相互作用的其中之一是一点,模型的对立应组元是一个结点。如果相互作用的其中之一是一个面,模型的对应组元是单元,例如梁单元,壳单元或实体单元,有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对,接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元,至于ANSTS 使用的接触单元和使用它们的过程,下面分类详述。 点─点接触单元 点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为,为了使用点─点的接触单元,你需要预先知道接触位置,这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况(即使在几何非线性情况下) 如果两个面上的结点一一对应,相对滑动又以忽略不计,两个面挠度(转动)保持小量,那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题,过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。 点─面接触单元 点─面接触单元主要用于给点─面的接触行为建模,例如两根梁的相互接触。 如果通过一组结点来定义接触面,生成多个单元,那么可以通过点─面的接触单元来模拟面─面的接触问题,面即可以是刚性体也可以是柔性体,这类接触问题的一个典型例子是插头到插座里。 使用这类接触单元,不需要预先知道确切的接触位置,接触面之间也不需要保持一致的网格,并且允许有大的变形和大的相对滑动。 Contact48和Contact49都是点─面的接触单元,Contact26用来模拟柔性点─刚性面的接触,对有不连续的刚性面的问题,不推荐采用Contact26因为可能导致接触的丢失,在这种情况下,Contact48通过使用伪单元算法能提供较好的建模能力。 面─面的接触单元 ANSYS支持刚体─柔体的面─面的接触单元,刚性面被当作“目标”面,分别用Targe169和Targe170来模拟2─D和3—D的“目标”面,柔性体的表面被当作“接触”面,用Conta171,Conta172,Conta173,Conta174来模拟。一个目标单元和一个接单元叫作一个“接触对”程序通过一个共享的实常号来识别“接触对”,为了建立一个“接触对”给目标单元和接触单元指定相同的实常的号。 与点─面接触单元相比,面─面接触单元有好几项优点, *支持低阶和高阶单元 *支持有大滑动和摩擦的大变形,协调刚度阵计算,单元提法不对称刚度阵的选项。 *提供工程目的采用的更好的接触结果,例如法向压力和摩擦应力。 *没有刚体表面形状的限制,刚体表面的光滑性不是必须允许有自然的或网格离散引起的表面不连续。

解决ansys下非线性分析不收敛

解决非线性分析不收敛的技巧 影响非线性收敛稳定性及其速度的因素很多: 1、模型——主要是结构刚度的大小。对于某些结构,从概念的角度看,可以认为它是几何不变的稳定体系。但如果结构相近的几个主要构件刚度相差悬殊,在数值计算中就可能导致数值计算的较大误差,严重的可能会导致结构的几何可变性——忽略小刚度构件的刚度贡献。 如出现上述的结构,要分析它,就得降低刚度很大的构件单元的刚度,可以加细网格划分,或着改用高阶单元(BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。构件的连接形式(刚接或铰接)等也可能影响到结构的刚度。 2、线性算法(求解器)。ANSYS中的非线性算法主要有:稀疏矩阵法(SPARSE DIRECT SOLVER)、预共轭梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩阵法是性能很强大的算法,一般默认即为稀疏矩阵法(除了子结构计算默认波前法外)。预共轭梯度法对于3-D实体结构而言是最优的算法,但当结构刚度呈现病态时,迭代不易收敛。为此推荐以下算法: 1)、BEAM单元结构,SHELL单元结构,或以此为主的含3-D SOLID的结构,用稀疏矩阵法; 2)、3-D SOLID的结构,用预共轭梯度法; 3)、当你的结构可能出现病态时,用稀疏矩阵法; 4)、当你不知道用什么时,可用稀疏矩阵法。 3、非线性逼近技术。在ANSYS里还是牛顿-拉普森法和弧长法。牛顿-拉普森法是常用的方法,收敛速度较快,但也和结构特点和步长有关。弧长法常被某些人推崇备至,它能算出力加载和位移加载下的响应峰值和下降响应曲线。但也发现:在峰值点,弧长法仍可能失效,甚至在非线性计算的线性阶段,它也可能会无法收敛。 为此,尽量不要从开始即激活弧长法,还是让程序自己激活为好(否则出现莫名其妙的问题)。子步(时间步)的步长还是应适当,自动时间步长也是很有必要的。 4、加快计算速度 在大规模结构计算中,计算速度是一个非常重要的问题。下面就如何提高计算速度作一些建议: 充分利用ANSYS MAP分网和SWEEP分网技术,尽可能获得六面体网格,这一方面减小解题规模,另一方面提高计算精度。 在生成四面体网格时,用四面体单元而不要用退化的四面体单元。比如95号单元有20节点,可以退化为10节点四面体单元,而92号单元为10节点单元,在此情况下用92号单元将优于95号单元。 选择正确的求解器。对大规模问题,建议采用PCG法。此法比波前法计算速度要快10倍以上(前提是您的计算机内存较大)。对于工程问题,可将ANSYS缺省的求解精度从1E-8改为1E-4或1E-5即可。 5、荷载步的设置直接影响到收敛。应该注意以下几点: 1、设置足够大的荷载步(将MAXMIUM SUBSTEP=1000000),可以更容易收敛,避免发散的出现(nsub,nsbstp,nsbmx,nsbmn);

ANSYS 非线性_结构分析

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) 1

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 2

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 3

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。 4

关于ansys非线性分析的几点忠告

关于非线性分析的几点忠告 了解程序的运作方式和结构的表现行为 如果你以前没有使用过某一种特别的非线性特性,在将它用于大的,复杂的模型前,构造一个非常简单的 模型(也就是,仅包含少量单元),以及确保你理解了如何处理这种特性。 通过首先分析一个简化模型,以便使你对结构的特性有一个初步了解。对于非线性静态模型,一个初步的 线性静态分析可以使你知道模型的哪一个区域将首先经历非线性响应,以及在什么载荷范围这些非线性将 开始起作用。对于非线性瞬态分析,一个对梁,质量块及弹簧的初步模拟可以使你用最小的代价对结构的 动态有一个深入了解。在你着手最终的非线性瞬时动态分析前,初步非线性静态,线性瞬时动态,和/或模 态分析同样地可以有助于你理解你结构的非线性动态响应的不同的方面。 阅读和理解程序的输出信息和警告。至少,在你尝试后处理你的结果前,确保你的问题收敛。对于与路程 相关的问题,打印输出的平衡迭代记录在帮助你确定你的结果是有效还是无效方面是特别重的。 简化 尽可能简化最终模型。如果可以将3─D结构表示为2─D平面应力,平面应变或轴对称模型,那么这样做, 如果可以通过对称或反对称表面的使用缩减你的模型尺寸,那么这样做。(然而,如果你的模型非对称加 载,通常你不可以利用反对称来缩减非线性模型的大小。由于大位移,反对称变成不可用的。)如果你可 以忽略某个非线性细节而不影响你模型的关键区域的结果,那么这样做。 只要有可能就依照静态等效载荷模拟瞬时动态加载。 考虑对模型的线性部分建立子结构以降低中间载荷或时间增量及平衡迭代所需要的计算时间。 采用足够的网格密度 考虑到经受塑性变形的区域要求一个合理的积分点密度。每个低阶单元将提供和高阶单元所能提供的一样

Ansys使用技巧-非线性收敛准则

ansys计算非线性时会绘出收敛图,其中横坐标是cumulative iteration number 纵坐标是absolute convergence norm。他们分别是累积迭代次数和绝对收敛范数,用来判断非线性分析是否收敛。 ansys在每荷载步的迭代中计算非线性的收敛判别准则和计算残差。其中计算残差是所有单元内力的范数,只有当残差小于准则时,非线性叠代才算收敛。ansys的位移收敛是基于力的收敛的,以力为基础的收敛提供了收敛量的绝对值,而以位移为基础的收敛仅提供表现收敛的相对量度。一般不单独使用位移收敛准则,否则会产生一定偏差,有些情况会造成假收敛.(ansys非线性分析指南--基本过程Page.6) 。因此ansys官方建议用户尽量以力为基础(或力矩)的收敛误差,如果需要也可以增加以位移为基础的收敛检查。ANSYS缺省是用L2范数控制收敛。其它还有L1范数和L0范数,可用CNVTOL命令设置。在计算中L2值不断变化,若L2

ANSYS几何非线性概述

ANSYS几何非线性概述 一、什么是非线性 什么是非线性(non-linear)?按照百度百科的解释,非线性是指变量之间的数学关系不是直线而是曲线、曲面或不确定的属性。而对于工程结构而言,非线性或者说非线性行为,是指外部荷载引起工程结构刚度显著改变的一种行为。如果绘制一个非线性结构的荷载-位移曲线,则力与位移的曲线为非线性函数。 ANSYS非线性主要分为以下三大类: 1、几何非线性 大应变、大位移、大旋转 2、材料非线性 塑性、超弹性、粘弹性、蠕变 3、状态改变非线性 接触、单元生死 其中几何非线性和材料非线性是土木工程结构计算中最为常见的两种类型。 二、结构几何非线性概念理解 如果一个结构在受荷的过程经历了大变形,则变化后的几何形状能引起非线性行为。

例如,上述例子, 杆梢在轻微横向作用下是柔软的, 当外部横向荷载加大时,杆的几何形状发生改变 ,力矩臂减小,引起杆的刚化响应。 几何非线性主要分为如下三种现象: 1.单元的形状改变(面积、厚度),其单独的单元刚度也将改变 2.单元的取向发生转动,其局部刚度在转化为全局分量时将会发生变化。 3.单元应变产生较大的平面内应力状态引起平面法向刚度的改变。 随着垂直挠度UY 的增加,较大的膜应力SX 将会导致刚化效应。上述三种情况的关系如下: 应力刚化

三、ANSYS 几何非线性注意事项 1、建模注意事项 (a )单元选择注意事项 在定义单元类型时,应明白如果分析的过程中有几何非线性,应确保所选单元类型支持相应的几何非线性效应。例如shell63单元支持应力刚化和大挠度,但不支持大应变;而shell181则支持所有的三类几何非线性,可在单元描述的特殊特征列表中找到类似信息。特别是在选择接触单元的时候应慎重,有的接触单元是没有任何非线性能力,例如CONTAC52. 同时应注意剪切锁定以及体积锁定等不可压缩性所带来的收敛困难。 (b )预见网格扭曲 ANSYS 在第一迭代之前,会检查网格的质量;在大应变分析中,迭代计算过后的网格或许会变得严重扭曲,为防止出现不良形状,可以预见网格扭曲从而修改原始网格。 (c )足够的网格密度 为防止网格离散化错误,必须有足够的网格密度,否则就很容易造成等值线图不连续,同时如果要捕捉弯曲响应,壳和梁单元的网格密度应足够多,计算中不应有角度超过30度的单元。 一分为二,作为 三角形,形状保 持较好。

ANSYS中的接触分析教程

一般的接触分类 (1) ANSYS接触能力 (2) 点─点接触单元 2 点─面接触单元 2 面─面的接触单元 2 执行接触分析 (3) 面─面的接触分析 3 接触分析的步骤: 3 步骤1:建立模型,并划分网格 (3) 步骤2:识别接触对 (4) 步骤2:指定接触面和目标面 3 步骤4:定义刚性目标面 (3) 步骤5:定义柔性体的接触面 (5) 步骤6:设置实常数和单元关键字 (7) 步骤7:控制刚体目标的运动 (13) 步骤8:给变形体单元加必要的边界条件 (14) 步骤9:定义求解和载荷步选项 14 第十步:检查结果 (15) 点─面接触分析 (16) 点─面接触分析的步骤 (17) 点-点的接触 (22) 接触分析实例(GUI方法) (24) 非线性静态实例分析(命令流方式) (26) 接触分析

接触问题是一种高度非线性行为,需要较大的计算资源,为了进行实为有效的计算,理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。 接触问题存在两个较大的难点:其一,在你求解问题之前,你不知道接触区域,表面之间是接触或分开是未知的,突然变化的,这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定;其二,大多的接触问题需要计算摩擦,有几种摩擦和模型供你挑选,它们都是非线性的,摩擦使问题的收敛性变得困难。 一般的接触分类 接触问题分为两种基本类型:刚体─柔体的接触,半柔体─柔体的接触,在刚体─柔体的接触问题中,接触面的一个或多个被当作刚体,(与它接触的变形体相比,有大得多的刚度),一般情况下,一种软材料和一种硬材料接触时,问题可以被假定为刚体─柔体的接触,许多金属成形问题归为此类接触,另一类,柔体─柔体的接触,是一种更普遍的类型,在这种情况下,两个接触体都是变形体(有近似的刚度)。 ANSYS接触能力 ANSYS支持三种接触方式:点─点,点─面,平面─面,每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。 为了给接触问题建模,首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触,如果相互作用的其中之一是一点,模型的对立应组元是一个结点。如果相互作用的其中之一是一个面,模型的对应组元是单元,例如梁单元,壳单元或实体单元,有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对,接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元,至于ANSTS使用的接触单元和使用它们的过程,下面分类详述。 点─点接触单元 点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为,为了使用点─点的接触单元,你需要预先知道接触位置,这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况(即使在几何非线性情况下)如果两个面上的结点一一对应,相对滑动又以忽略不计,两个面挠度(转动)保持小量,那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题,过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。 点─面接触单元 点─面接触单元主要用于给点─面的接触行为建模,例如两根梁的相互接触。

ansys非线性收敛总结(转载)

ansys非线性收敛总结 智创仿真 2016年8月6日1750 文章来源于网络,讲解很系统,可以经典收藏,由于无法查证出处,无意冒犯,如有不 妥,请联系我 ansys非线性收敛总结 ansys计算非线性时会绘出收敛图,其中横坐标是cumulative iteration number 纵坐标是absolute convergence norm。他们分别是累积迭代次数和绝对收敛范数,用来判断非线性分析是否收敛。 ansys在每荷载步的迭代中计算非线性的收敛判别准则和计算残差。其中计算残差是所有单元内力的范数,只有当残差小于准则时,非线性叠代才算收敛。 ansys的收敛是基于力的收敛的,以力为基础的收敛提供了收敛量的绝对值,而以位移为基础的收敛仅提供表现收敛的相对量度。一般不单独使用位移收敛准则,否则会产生一定偏差,有些情况会造成假收敛.(ansys非线性分析指南--基本过程Page.6) 。因此ansys官方建议用户尽量以力为基础(或力矩)的收敛误差,如果需要也可以增加以位移为基础的收敛检查。 ANSYS缺省是用L2范数控制收敛。其它还有L1范数和L0范数,可用CNVTOL命令设置。在计算中L2值不断变化,若L2

ansys学习非线性静态分析实例

a n s y s学习非线性静态 分析实例 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

ansys学习-非线性静态分析实例 问题描述 ??? 一个子弹以给定的速度射向壁面。壁面假定是刚性的和无摩擦的。将研究子弹和壁面接触后达80微秒长的现象。目的是确定子弹的整个变形,速度历程,以及最大等效Von Mises应变。求解使用SI单位。 用轴对称单元模拟棒。求解最好能通过单一载荷步实现。在这个载荷步中,将同时施加初始速度和约束。将圆柱体末端的节点Y方向约束住以模拟一固壁面。打开自动时间分步来允许ANSYS确定时间步长。定义分析结束的时间为8E-5秒,以确保有足够长的时间来扑捉整个变形过程。 问题详细说明 下列材料性质应用于这个问题: EX=? (杨氏模量) DENS=?? (密度) NUXY=(泊松比) Yield Strength=(屈服强度) Tangent Modulus??? (剪切模量) 下列尺寸应用于这个问题: 长=-3m 直径=-3m 对于这个问题的初始速度是。 ? ?????????????????????????????????????????????????????????? 图1铜圆柱体图解 求解步骤: 步骤一:设置分析标题 1、选择菜单路径:Utility Menn>File>ChangeTitle。 2、键入文字“Coppery Cylinder Impacting a Rigid Wall”

3、单击OK。 步骤二:定义单元类型 1、选择菜单路径Mail Menu>Preprocessor>Element Type>All/Edit/Delete。 2、单击Add。Library of Element Types(单元类型库)对话框出现。 3、在靠近左边的列表中,单击“Visio Solid”仅一次。 4、选靠近右边的列表中,单击“4node Plas 106”仅一次。 5、单击OK。Library of Element Types 对话框关闭。 6、单击Options (选项)。VISCO106 element type Options(visco106单元类型选项)对话框出现。 7、在关于element behavior(单元特性)的卷动柜中,卷动到“Axisymmetric” 且选中它。 8、单击OK。 9、单击Element Types (单元类型)对话框中的Close。 步骤三:定义材料性质 1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant-Isotropic. Isotropic Matersal Properties (各向同性材料性质)对话框出现。 2、单击OK来指定材料号为1。另一个I sotropic Material Properties对话框出现。 3、对杨氏模量(EX)键入 4、对密度(DENS)键入8930。 5、对泊松比(NUXY)键入。 6、单击OK。 步骤四:定义双线性各向同性强化数据表(BISO) 1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Matersal Props>Data Tables>????? Define/Activate . Define/Activate Data Table(定义数据表)对话柜出现。 2、在关于type of data table(数据表类型)的卷动框中,卷动到“Bilin isotr BISO”且选中它。 3、对material reference number(材料参考号)健入1。 4、对number of temperatures(温度数)键入1和单击OK。

ANSYS的非线性收敛准则

ANSYS的非线性收敛准则 ansys非线性问题 ANSYS的非线性收敛准则--转自中华钢结构论坛 CNVTOL, Lab, VALUE, TOLER, NORM, MINREF ANSYS中,非线性收敛准则主要有力的收敛,位移的收敛,弯矩的收敛和转角的收敛。一般用力的控制加载时,可以使用残余力的2-范数控制收敛;而位移控制加载时,最好用位移的范数控制收敛。 When SOLCONTROL,ON, TOLER Defaults to 0.005 (0.5%) for force and moment, and 0.05 (5%) for displacement when rotational DOFs are not present. When SOLCONTROL,OFF, defaults to 0.001 (0.1%) for force and moment. 收敛精度一般可放宽至 5%,以提高收敛速度。 加快收敛的方法有一下几种: 1可以增大荷载子步数,nsubst,nsbstp,nsbmn,carry 2修改收敛准则,cnvtol,lab,value,toler,norm,minref 3 打开优化的非线性默认求解设置和某些强化的内部求解算法,solcontrol,key1,key2,key3,vtol(一般情况下,默认是打开的) 4重新划分网格,网格的单元不宜太大或太小, 一般在5~10厘米左右 5 检查模型的正确性 下面计算收敛过程图中的各个曲线的具体含义是什么? 非线性计算是一个迭代计算的过程,曲线表示两次迭代之间的误差,图中分别表示力和位移在迭代过程中的每次迭代之间的误差 关于ansys中收敛准则(cnvtol)理解 ansys中依据缺省的收敛准则,程序将对不平衡力SRSS与VALUE*TOLER的值进行比较;而VALUE的缺省值是在SRSS和MINREF中取较大值。现假如TOLER的缺省值是0.1的话,这个准则是不是可以理解成后一次的SRSS是前一次的SRSS的01倍就收敛啦? 请指点 我是这样理解的例如下面的命令流: cnvtol,f,5000,0.0005,0 cnvtol,u,10,0.001,2

ANSYS非线性分析:1-非线性分析概述

第一章钢筋混凝土结构非线性分析概述 1.1 钢筋混凝土结构的特性 1.钢筋混凝土结构由两种材料组成,两者的抗拉强度差异较大,在正常使用阶段,结构或构件就 处在非线性工作阶段,用弹性分析方法分析的结构内力和变形无法反映结构的真实受力状况; 2.混凝土的拉、压应力-应变关系具有较强的非线性特征; 3.钢筋与混凝土间的黏结关系非常复杂,特别是在反复荷载作用下,钢筋与混凝土间会产生相对 滑移,用弹性理论分析的结果不能反映实际情况; 4.混凝土的变形与时间有关:徐变、收缩; 5.应力-应变关系莸软化段:混凝土达到强度峰值后有应力下降段; 6.产生裂缝以后成为各向异形体。 混凝土结构在荷载作用下的受力-变形过程十分复杂,是一个变化的非线性过程。 1

1.2 混凝土结构分析的目的和主要内容 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中新增的主要内容:(1)混凝土的本构关系和多轴强度:给出了单轴受压、受拉非线性应力-应变(本构)关系,混凝土二轴强度包络图、三轴抗压强度图和三轴应力状态破坏准则;(2)结构分析:规范概括了用于混凝土结构分析的5类方法,列入了结构非线性分析方法。 一、结构分析的基本目的:计算在各类荷载作用下的结构效应——内力、位移、应力、应变 根据设计的结构方案确定合理的计算简图,选择不利荷载组合,计算结构内力,以便进行截面配筋计算和采取构造措施。 二、结构分析的主要内容:(1)确定结构计算简图:考虑以下因素:(a)能代表实际结构的体形和 尺寸;(b)边界条件和连接方式能反映结构的实际受力状态,并有可靠的构造措施;(c)材料性能符合结构的实际情况;(d)荷载的大小、位置及组合应与结构的实际受力吻合;(e)应考虑施工偏差、初始应力及变形位移状况对计算简图进行适当修正;(f)根据结构受力特点,可对计算简图作适当简化,但应有理论或试验依据,或有可靠的工程经验;(g)结构分析结果应满足工程设计的精度要求。(2)结构作用效应分析:根据结构施工和使用阶段的多种工况,分别进行结构分析,确定最不利荷载效应组合。根据荷载工况,对结构进行整体或局部特殊部位分析,以保证结构安全。 三、混凝土结构分析的方法和手段: 2

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