非線性_結(jié)構(gòu)分析

《非線性_結(jié)構(gòu)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、非線性結(jié)構(gòu)分析的定義1非線性行為的原因1非線性分析的重要信息3非線性分析中使用的命令8非線性分析步驟綜述8第一步：建模9第二步：加載且得到解9第三步：考察結(jié)果16非線性分析例題（GUI方法）20第一步：設(shè)置分析標(biāo)題21第二步：定義單元類型21第三步：定義材料性質(zhì)22第四步：定義雙線性各向同性強(qiáng)化數(shù)據(jù)表22第五步：產(chǎn)生矩形22第六步：設(shè)置單元尺寸23第七步：劃分網(wǎng)格23第八步：定義分析類型和選項(xiàng)23第九步：定義初始速度24第十步：施加約束24第十一步：設(shè)置載荷步選項(xiàng)24第十二步：求解25第十三步：確定柱體的應(yīng)變25第十四步：畫等值線2626第十五步：用Post26定義變量

2、第十六步：計(jì)算隨時(shí)間變化的速度26非線性分析例題（命令流方法）27非線性結(jié)構(gòu)分析非線性結(jié)構(gòu)的定義在日常生活中，會(huì)經(jīng)常遇到結(jié)構(gòu)非線性。例如，無論何時(shí)用釘書針釘書，金屬釘書釘將永久地彎曲成-個(gè)不同的形狀。(看圖1-1(a))如果你在一個(gè)木架上放置重物，隨著時(shí)間的遷移它將越來越下垂。(看圖1-1(b))o當(dāng)在汽車或卡車上裝貨時(shí)，它的輪胎和下而路而間接觸將隨貨物重量的嗇而變化。(看圖1一1(c))如杲將上面例了所載荷變形曲線畫出來，你將發(fā)現(xiàn)它們都顯示了非線性結(jié)構(gòu)的基本特征-變化的結(jié)構(gòu)剛性.(a)釘書針⑹木架FIU圖1一1非線性結(jié)構(gòu)行為的普通例了非線性行為的原因引起結(jié)構(gòu)非線性的原

3、因很多，它可以被分成三種主要類型：狀態(tài)變化(包括接觸)許多普通結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)出一種與狀態(tài)相關(guān)的非線性行為，例如，一根只能拉伸的電纜可能是松散的，也可能是繃緊的。軸承套可能是接觸的，也可能是不接觸的,凍土可能是凍結(jié)的，也可能是融化的。這些系統(tǒng)的剛度由于系統(tǒng)狀態(tài)的改變?cè)诓煌闹礪間突然變化。狀態(tài)改變也許和載荷直接有關(guān)(如在電纜情況小)，也可能由某種外部原因引起（如在凍土中的紊亂熱力學(xué)條件）。ANSYS程序中單元的激活與殺死選項(xiàng)用來給這種狀態(tài)的變化建模。接觸是一種很普遍的非線性行為，接觸是狀態(tài)變化非線性類型形屮一個(gè)特殊而重要的子集。幾何非線性如杲結(jié)構(gòu)經(jīng)受大變形，它變化的幾何形狀可

4、能會(huì)引起結(jié)構(gòu)的非線性地響應(yīng)。一個(gè)例的垂向剛性）。隨著垂向載荷的增加，桿不斷彎曲以致于動(dòng)力臂明顯地減少，導(dǎo)致桿端顯示出在較高載荷下不斷增長的剛性。圖1—2釣魚桿示范幾何非線性材料非線性非線性的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系是結(jié)構(gòu)非線性名的常見原因。許多因素可以影響材料的應(yīng)力——應(yīng)變性質(zhì)，包括加載歷史（如在彈一塑性響應(yīng)狀況下），環(huán)境狀況（如溫度）,加載的時(shí)間總量（如在蠕變響應(yīng)狀況下）。牛頓一拉森方法ANSYS程序的方程求解器計(jì)算一系列的聯(lián)立線性方程來預(yù)測(cè)工程系統(tǒng)的響應(yīng)。然而，非線性結(jié)構(gòu)的行為不能直接用這樣一系列的線性方程表示。需要一系列的帶校正的線性近似來求解非線性問題。逐步遞增載荷和平

5、衡迭代一種近似的非線性救求解是將載荷分成一系列的載荷增量?？梢栽趲讉€(gè)載荷步內(nèi)或者在一個(gè)載步的幾個(gè)子步內(nèi)施加載荷壇量。在每一個(gè)增量的求解完成后，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)載荷增量之前程序調(diào)整剛度矩陣以反映結(jié)構(gòu)剛度的非線性變化。遺憾的是，純粹的增量近似不可避免地隨著每一個(gè)載荷增量積累誤差，導(dǎo)種結(jié)果最終失去平衡，如圖1一3（a）所示所示。（a）純粹增量式解（b）全牛頓一拉普森迭代求解（2個(gè)載荷增量）圖8-3純粹增量近似與牛頓一拉普森近似的關(guān)系。ANSYS程序通過使用牛頓一拉普森平衡迭代克服了這種困難，它迫使在每一個(gè)載荷增量的末端解達(dá)到平衡收斂（在某個(gè)容限范圍內(nèi)）。圖1一3（b）描述了在單

6、自由度非線性分析中牛頓一拉普森平衡迭代的使用。在每次求解前，NR方法估算出殘并矢量，這個(gè)矢量是回復(fù)力（對(duì)應(yīng)于單元應(yīng)力的載荷）和所加載荷的并值。程序然后使用非平衡載荷進(jìn)行線性求解，且核查收斂性。如果不滿足收斂準(zhǔn)則，重新估算非平衡載荷，修改剛度矩陣，獲得新解。持續(xù)這種迭代過程直到問題收斂。ANSYS程序提供了一系列命令來增強(qiáng)問題的收斂性，如自適應(yīng)下降，線性搜索，口動(dòng)載荷步，及二分等，可被激活來加強(qiáng)問題的收斂性，如果不能得到收斂，那么程序或者繼續(xù)計(jì)算下一個(gè)載荷前或者終止（依據(jù)你的指示）。對(duì)某些物理意義上不穩(wěn)定系統(tǒng)的非線性靜態(tài)分析，如果你僅僅使用NR方法，正切剛度矩陣可能變?yōu)榻?/p>

7、秩短陣，導(dǎo)致嚴(yán)重的收斂問題。這樣的情況包括獨(dú)立實(shí)體從固定表面分離的靜態(tài)接觸分析，結(jié)構(gòu)或者完全崩潰或者“突然變成”另一個(gè)穩(wěn)定形狀的非線性彎曲問題。對(duì)這樣的情況，你可以激活另外一種迭代方法，弧長方法，來幫助穩(wěn)定求解?；￠L方法導(dǎo)致NR平衡迭代沿一段弧收斂，從而即使當(dāng)正切剛度矩陣的傾斜為零或負(fù)值時(shí)，也往往阻止發(fā)散。這種迭代方法以圖形表示在圖1—4中。ConvergedsolutionsF.SphericalarcConvergedsolutionsri-Thereferencearc-lengthradius②％-Subsequentarc-le