在该步骤中定义分析类型和选项,指定载荷步选项,开始有限元求解。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,其处理过程如下:
1.进入ANSYS求解器
命令:Solution
GUI:Main Menu>Solution
2.定义分析类型及分析选项
分析类型和分析选项在第一个载荷步后,即执行第一个SOLVE命令后不能被改变。ANSYS提供的用于静态分析的选项见表8-6。
表8-6 用于静态分析的选项
1)New Analysis:新的分析,一般情况下使用该选项。
2)Analysis Type Static:静态分析时选择该选项。
3)Large Deformation Effects:大变形或大应变(GEOM),并不是所有的非线性分析均将产生大变形。
4)Stress Stiffening Effects:应力刚化效应(SSTIF),如果存在应力刚化效应选择ON。
5)Newton-Raphson Option:牛顿-拉普森选项(NROPT),仅在非线性分析中使用这个选项,该选项指定在求解期间修改一次正切矩阵的间隔时间。可以指定如下值中的一个:
①程序选择(NROPT,AUTO):程序基于模型中存在的非线性种类选择使用这些选项之一。在需要时牛顿-拉普森方法将自动激活自适应下降。
②全(NROPT,FULL):程序使用完全牛顿-拉普森处理方法,即每进行一次平衡迭代修改刚度矩阵一次。如果自适应下降关闭,则每次平衡迭代都使用正切刚度矩阵。
一般不推荐关闭自适应下降,但是有时这样做可能更有效:如果自适应下降打开(默认),只要迭代保持稳定,即只要残余项减小且没有负主对角线出现,程序将仅使用正切刚度阵。如果在一次迭代中探测到发散倾向,则抛弃发散的迭代且重新开始求解,应用正切和正割刚度矩阵的加权组合。迭代回到收敛模式时,程序将重新开始使用正切刚度矩阵。对复杂的非线性问题,自适应下降通常将提高程序获得收敛的能力。
6)Equation Solver:方程求解器,对于非线性分析,使用前面的求解器(默认)。
3.在模型上加载
在大变形分析中惯性力和点载荷将保持恒定的方向,但表面力将跟随结构而变化。
4.指定载荷步选项
这些选项可以在任何载荷步中改变,如下选项对非线性静态分析是可用的。
(1)普通选项(www.xing528.com)
1)Time(TIME):ANSYS借助在每个载荷步末端给定的TIME参数识别出载荷步和子步。使用该命令定义受某些实际物理量(如先后时间和施加的压力等)限制的TIME值。程序通过该选项来指定载荷步的末端时间。
注意:在没有指定TIME值时,程序将依据默认自动地对每个载荷步按1.0增加TIME(在第一个载荷步的末端以TIME=1.0开始)。
2)时间步数目(NSUBST)和时间步长(DELTIM):非线性分析要求在每个载荷步内有多个子步(或时间步,两个术语等效),从而ANSYS可以逐渐施加所给定的载荷,以得到精确的解。NSUBST和DELTIM命令获得同样效果(给定载荷步的起始、最小及最大步长)。
3)渐进式或阶跃式的加载:在与应变率无关材料行为的非线性静态分析中通常不需要指定这个选项,因为依据默认,载荷将为阶跃式的载荷(KBC,1)。
4)自动时间分步(AUTOTS):允许程序确定子步间载荷增量的大小和决定在求解期间增加或减小子步长。默认为OFF(关闭)。用户可用AUTOTS命令打开自动时间步长和二分法。通过激活自动时间步长,可以让程序决定在每个载荷步内使用多少个时间步。在一个时间步的求解完成后,下一个时间步长的大小基于四种因素预计,即在最近过去的时间步中使用的平衡迭代数(更多次的迭代成为时间步长减小的原因)、对非线性单元状态改变预测(状态改变临近时减小时间步长)、塑性应变增加的大小和蠕变增加的大小。
(2)非线性选项 程序将连续进行平衡迭代直到满足收敛准则或允许平衡迭代的最大数(NEQIT),可以用默认收敛准则或自定义收敛准则。
(3)输出控制选项
1)OUTPR(打印输出):指定输出文件中包括所需的结果数据。
2)OUTRES(结果文件输出):控制结果文件中的数据,OUTPR和OUTRES控制写入结果到这些文件的频率。
3)ERESX(结果外推):依据默认复制一个单元的积分点应力和弹性应变结果到节点,而替代外推它们。如果在单元中存在非线性(塑性、蠕变及膨胀),积分点非线性变化总是被复制到节点。
根据默认在非线性分析中只有最后一个子步被写入结果文件。要写入所有子步,设置OUTRES中的FREQ域为ALL。默认只有1000个结果集(子步)可写入结果文件。如果超过(基于OUTRES指定),程序将由于错误而终止。使用命令CONFIG、NRES增加这个数值。
5.保存基本数据的备份副本为另一个文件
命令:SAVE
GUI:Utility Menu>File>Save As
6.开始求解计算
命令:SOLVE
GUI:Main Menu>Solutlon>Solve>Current LS
如果需要定义多个载荷步,对每个其余的载荷步重复步骤3~6。
7.退出SOLUTION处理器
命令:FINISH
GUI:关闭Solution菜单。
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