非線性2幾何非線性分析

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1、ANSYS非線形分析指南幾何非線形分析幾何非線性分析隨著位移增長，一個有限單元已移動的坐標(biāo)可以以多種方式改變結(jié)構(gòu)的剛度。一般來說這類問題總是是非線性的，需要進行迭代獲得一個有效的解。大應(yīng)變效應(yīng)一個結(jié)構(gòu)的總剛度依賴于它的組成部件（單元）的方向和單剛。當(dāng)一個單元的結(jié)點經(jīng)歷位移后，那個單元對總體結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)可以以兩種方式改變變。首先，如果這個單元的形狀改變，它的單元剛度將改變。（看圖2─1(a)）。其次，如果這個單元的取向改變，它的局部剛度轉(zhuǎn)化到全局部件的變換也將改變。（看圖2─1（b)）。小的變形和小的應(yīng)變分析假定位移小到足夠使所得到的剛度改變無足輕重。這種剛度不變假定意

2、味著使用基于最初幾何形狀的結(jié)構(gòu)剛度的一次迭代足以計算出小變形分析中的位移。（什么時候使用“小”變形和應(yīng)變依賴于特定分析中要求的精度等級。相反，大應(yīng)變分析說明由單元的形狀和取向改變導(dǎo)致的剛度改變。因為剛度受位移影響，且反之亦然，所以在大應(yīng)變分析中需要迭代求解來得到正確的位移。通過發(fā)出NLGEOM，ON（GUI路徑MainMenu>Solution>AnalysisOptions)，來激活大應(yīng)變效應(yīng)。這效應(yīng)改變單元的形狀和取向，且還隨單元轉(zhuǎn)動表面載荷。（集中載荷和慣性載荷保持它們最初的方向。）在大多數(shù)實體單元（包括所有的大應(yīng)變和超彈性單元），以及部分的殼單元中大應(yīng)變特性是可

3、用的。在ANSYS/LinearPlus程序中大應(yīng)變效應(yīng)是不可用的。圖1─11大應(yīng)變和大轉(zhuǎn)動大應(yīng)變處理對一個單元經(jīng)歷的總旋度或應(yīng)變沒有理論限制。（某些ANSYS單元類型將受到總應(yīng)變的實際限制──參看下面。）然而，應(yīng)限制應(yīng)變增量以保持精度。因此，總載荷應(yīng)當(dāng)被分成幾個較小的步，這可以〔NSUBST，DELTIM，AUTOTS〕，通過GUI路徑MainMenu>Solution>Time/Prequent)。無論何時當(dāng)系統(tǒng)是非保守系統(tǒng)，來自動實現(xiàn)如在模型中有塑性或摩擦，或者有多個大位移解存在，如具有突然轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，使用小的載荷增量具有雙重重要性。關(guān)于大應(yīng)變的特殊建模討論應(yīng)力─應(yīng)

4、變在大應(yīng)變求解中，所有應(yīng)力─應(yīng)變輸入和結(jié)果將依據(jù)真實應(yīng)力和真實（或?qū)?shù)）應(yīng)變。（一維時，真實應(yīng)變將表求為。對于響應(yīng)的小應(yīng)變區(qū)，真實應(yīng)變和工程應(yīng)變基本上是一致的。）要從小工程應(yīng)變轉(zhuǎn)換成對數(shù)應(yīng)變，使用。要從工程應(yīng)力轉(zhuǎn)換成真實應(yīng)力，使用。（這種應(yīng)力）轉(zhuǎn)化反對不可壓縮塑性應(yīng)力─應(yīng)變數(shù)據(jù)是有效的。）為了得到可接受的結(jié)果，對真實應(yīng)變超過50%的塑性分析，應(yīng)使用大應(yīng)變單元（VISCO106，107及108）。locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejian

5、g,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame第9頁ANSYS非線形分析指南幾何非線形分析單元的形狀應(yīng)該認(rèn)識到在大應(yīng)變分析的任何迭代中低劣的單元形狀（也就是，大的縱橫比，過度的頂角以及具有負(fù)面積的已扭曲單元）將是有害的。因此，你必須和注意單元的原始形狀一樣注意的單元已扭曲的形狀。（除了探測出具有負(fù)面積的單元外，ANSYS程序?qū)τ谇蠼庵杏龅降牡土訂卧螤畈话l(fā)出任何警告，必須進行人工檢查）如果已扭曲的

6、網(wǎng)格是不能接受的，可以人工改變開始網(wǎng)格（在容限內(nèi)）以產(chǎn)生合理的最終結(jié)果（參看圖2─2）。圖2─2在大應(yīng)變分析中避免低劣單元形狀的發(fā)展具有小應(yīng)變的大偏移小應(yīng)變大轉(zhuǎn)動某些單元支持大的轉(zhuǎn)動，但不支持大的形狀改變。一種稱作大撓度的大應(yīng)變特性的受限形式對這類單元是適用的。在一個大撓度分析中，單元的轉(zhuǎn)動可以任意地大，但是應(yīng)變假定是小的。大撓度效應(yīng)（沒有大的形狀改變）在ANSYS/LinearPlus程序中是可用的。（在ANSYS/Mechanical,以及ANSYS/Structural產(chǎn)品中，對于支持大應(yīng)變特性的單元，大撓度效應(yīng)不能獨立于大應(yīng)變效應(yīng)被激活。）在所有梁單元和大多數(shù)殼

7、單元中，以及許多非線性單元中這個特性是可用的。通過打開NLGEOM，ON（GUI路徑MainMenu>Solution>AnolysisOptions）來激活那些支持這一特性的單元中的大位移效應(yīng)。應(yīng)力剛化結(jié)構(gòu)的面外剛度可能嚴(yán)重地受那個結(jié)構(gòu)中面內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)的影響。面內(nèi)應(yīng)力和橫向剛度之間的聯(lián)系，通稱為應(yīng)力剛化，在薄的，高應(yīng)力的結(jié)構(gòu)中，如纜索或薄膜中，是最明顯的。一個鼓面，當(dāng)它繃緊時會產(chǎn)生垂向剛度，這是應(yīng)力強化結(jié)構(gòu)的一個普通的例子。盡管應(yīng)力剛化理論假定單元的轉(zhuǎn)動和應(yīng)變是小的，在某些結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中（如在圖2─3（a)中），剛化應(yīng)力僅可以通過進行大撓