非線性分析的講義

1、查看完整版本: - 非線性分析的講義 -中國機械CAD論壇 -> ANSYS系列軟件技術資料交流區(qū) -> 非線性分析的講義 打印本頁 登錄 -> 注冊 -> 回復主題 -> 發(fā)表主題happyxia2008-01-27 22:24目    錄非線性結構分析的定義 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：考察結果 16非線性分析例題（G

2、UI方法） 20    第一步：設置分析標題    21    第二步：定義單元類型 21    第三步：定義材料性質 22    第四步：定義雙線性各向同性強化數(shù)據(jù)表 22    第五步：產(chǎn)生矩形 22    第六步：設置單元尺寸 23    第七步：劃分網(wǎng)格 23    第八步：定義分析類型和選項 23    第九步：定義初始速度 24第十步： 施加約束 24第十一步：設置載荷步選項 24第十

3、二步：求解 25第十三步：確定柱體的應變 25第十四步：畫等值線 26第十五步：用Post26定義變量   26第十六步：計算隨時間變化的速度 26    非線性分析例題（命令流方法） 27 一  非線性結構分析非線性結構的定義在日常生活中,會經(jīng)常遇到結構非線性。例如，無論何時用釘書針釘書，金屬釘書釘將永久地彎曲成一個不同的形狀。（看圖11（a）如果你在一個木架上放置重物，隨著時間的遷移它將越來越下垂。（看圖11（b）。當在汽車或卡車上裝貨時，它的輪胎和下面路面間接觸將隨貨物重量的嗇而變化。（看圖11（c）如果將上面例子所載荷變形曲線畫出來,你將發(fā)現(xiàn)它們

4、都顯示了非線性結構的基本特征-變化的結構剛性.圖11 非線性結構行為的普通例子非線性行為的原因    引起結構非線性的原因很多，它可以被分成三種主要類型：狀態(tài)變化（包括接觸）    許多普通結構的表現(xiàn)出一種與狀態(tài)相關的非線性行為,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)的改變在不同的值之間突然變化。狀態(tài)改變也許和載荷直接有關（如在電纜情況中）， 也可能由某種外部原因引起（如在凍土中的紊亂熱力學條件）。ANSYS程序中單元的激活與殺死選項用來給

5、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)變化非線性類型形中一個特殊而重要的子集。幾何非線性    如果結構經(jīng)受大變形，它變化的幾何形狀可能會引起結構的非線性地響應。一個例的垂向剛性）。隨著垂向載荷的增加，桿不斷彎曲以致于動力臂明顯地減 少，導致桿端顯示出在較高載荷下不斷增長的剛性。圖12 釣魚桿示范幾何非線性材料非線性    非線性的應力應變關系是結構非線性名的常見原因。許多因素可以影響材料的應力應變性質，包括加載歷史（如在彈塑性響應狀況下），環(huán)境狀況（如溫度），加載的時間總量（如在蠕變響應狀況下）。牛頓一

6、拉森方法    ANSYS程序的方程求解器計算一系列的聯(lián)立線性方程來預測工程系統(tǒng)的響應。然而，非線性結構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€載荷步內(nèi)或者在一個載步的幾個子步內(nèi)施加載荷增量。在每一個增量的求解完成后，繼續(xù)進行下一個載荷增量之前程序調(diào)整剛度矩陣以反映結構剛度的非線性變化。遺憾的是，純粹的增量近似不可避免地隨著每一個載荷增量積累誤差，導種結果最終 失去平衡，如圖13（a）所示所示。（a）    純粹增量式解&#

7、160; （b)全牛頓拉普森迭代求解（2個載荷增量）圖83    純粹增量近似與牛頓拉普森近似的關系。ANSYS程序通過使用牛頓拉普森平衡迭代克服了這種困難，它迫使在每一個載荷增量的末端解達到平衡收斂（在某個容限范圍內(nèi)）。圖13（b)描述了在單自由度非線性分析中牛頓拉普森平衡迭代的使用。在每次求解前，NR方法估算出殘差矢量，這個矢量是回復力（對應于單元應力的載荷）和所加載荷的差值。程序然后使用非平衡載荷進行線性求解，且核查收斂性。如果不滿足收斂準則，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

8、列命令來增強問題的收斂性，如自適應下降，線性搜索，自動載荷步，及二分等，可被激活來加強問題的收斂性，如果不能得到收斂，那么程序或者繼續(xù)計算下一個載荷前或者終止（依據(jù)你的指示）。    對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)榻抵榷剃?，導致嚴重的收斂問題。這樣的情況包括獨立實體從固定表面分離的靜態(tài)接觸分析，結構或者完全崩潰或 者“突然變成”另一個穩(wěn)定形狀的非線性彎曲問題。對這樣的情況，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方法導致NR平衡迭代沿一段弧收斂，從而即使當正切剛度矩陣的傾斜為零或負值時，也往往阻止發(fā)

9、散。這種迭代方法以圖形表示在圖14中。圖14傳統(tǒng)的NR方法與弧長方法的比較非線性求解的組織級別分線性求解被分成三個操作級別：載荷步、子步、平衡迭代。    “頂層”級別由在一定“時間”范圍內(nèi)你明確定義的載荷步組成。假定載荷在載荷步內(nèi)是線性地變化的。    在每一個載荷是步內(nèi)，為了逐步加載可以控制程序來執(zhí)行多次求解（子步或時間步）。在每一個子步內(nèi)，程序將進行一系列的平衡迭代以獲得收斂的解。圖15說明了一段用于非線性分析的典型的載荷歷史。圖15載荷步、子步、及“時間”收斂容限    當你對平衡迭代確定收斂容限時，你必須答這些問題：你想基于

10、載荷，變形，還是聯(lián)立二者來確定收斂容限？既然徑向偏移（以弧度度量）比對應的平移小，你是不是想對這些不同的條目建立不同的收斂準則？    當你確定收斂準則時，ANSYS程序會給你一系列的選擇：你可以將收斂檢查建立在力，力矩、位移、轉動或這些項目的任意組合上。 另外，每一個項目 可 以有不同的收斂容限值。對多自由度問題，你同樣也有收斂準則的選擇問題。    當你確定你的收斂準則時，記住以力為基礎的收斂提供了收斂的絕對量度，而以位移為基礎的收斂僅提供了表觀收斂的相對量度。因此，你應當如果需要總是使用以力為基礎（或以力矩為基礎的）收斂容限。如果需要可以增加以位移

11、為基礎（或以轉動為基礎的）收斂檢查，但是通常不單獨使用它們。    圖16說明了一種單獨使用位移收斂檢查導致出錯情況。在第二次迭代后計算 出的位移很小可能被認為是收斂的解，盡管問題仍舊遠離真正的解。要防止這 樣的錯誤，應當使用力收斂檢查。圖16完全依賴位移收斂檢查有時可能產(chǎn)生錯誤的結果。保守行為與非保守行為：過程依賴性    如果通過外載輸入系統(tǒng)的總能量當載荷移去時復原，我們說這個系統(tǒng)是保守的。如果能量被系統(tǒng)消耗（如由于塑性應變或滑動摩擦），我們說系統(tǒng)是非保守的，一個非守恒系統(tǒng)的例子顯示在圖17。一個保守系統(tǒng)的分析是與過程無關的：通?？梢匀魏雾樞蚝鸵匀魏?/p>

12、數(shù)目的增量 加載而不影響最終結果。相反地，一個非保守系統(tǒng)的分析是過程相關的；必須緊緊跟隨系統(tǒng)的實際加載歷史，以獲得精確的結果。如果對于給定的載荷范圍，可以有多于一個的解是有效的（如在突然轉變分析中）這樣的分析也可能是過程相關的。過程相關問題通常要求緩慢加載（也就是，使用許多子步）到最終的載荷值。圖17 非守恒（過程相關的）過程子步    當使用多個子步時，你需要考慮精度和代價之間的平衡；更多的子步驟（也就是，小的時間步）通常導致較好的精度，但以增多的運行時間為代價。ANSYS提供兩種方法來控制子步數(shù)：子步數(shù)或時間步長我們即可以通過指定實際的子步數(shù)也可以通過指定時間步長控制子

13、步數(shù)。自動時間步長ANSYS程序，基于結構的特性和系統(tǒng)的響應，來調(diào)查時間步長子步數(shù)如果你的結構在它的整個加載歷史期間顯示出高度的非線性特點，而且你對結 構的行為子解足夠好可以確保深到收斂的解，那么你也許能夠自己確定多小的  時間步長是必需的，且對所有的載荷步使用這同一時間步。（務必允許足夠大的 平衡迭代數(shù)）。自動時間分步    如果你預料你的結構的行為將從線性到非線性變化，你也許想要在系統(tǒng)響應的非線性部分期間變化時間步長。在這樣一種情況，你可以激活自動時間分步以 便隨需要調(diào)整時間步長，獲得精度和代價之間的良好平衡。同樣地，如果你不確信你的問題將成功地收斂，你也許想

14、要使用自動時間分步來激活ANSYS程序的二分特點。    二分法提供了一種對收斂失敗自動矯正的方法。無論何時只要平衡迭代收斂失敗，二分法將把時間步長分成兩半，然后從最后收斂的子步自動重啟動，如果已二分的時間步再次收斂失敗，二分法將再次分割時間步長然后重啟動，持續(xù)這一過程直到獲得收斂或到達最小時間步長（由你指定）。載荷和位移方向當結構經(jīng)歷大變形時應該考慮到載荷將發(fā)生了什么變化。在許多情況中，無論結構如何變形施加在系統(tǒng)中的載荷保持恒定的方向。而在另一些情況中，力將 改變方向，隨著單元方向的改變而變化。ANSYS程序對這兩種情況都可以建模，依賴于所施加的載荷類型。加速度和集中力將

15、不管單元方向的改變而保持它們最初的方向，表面載荷作用在變形單元表面的法向，且可被用來模擬“跟隨”力。圖18說明了恒力和跟隨力。    注意在大變形分析中不修正結點坐標系方向。因此計算出的位移在最初的方向上輸出。圖18 變形前后載荷方向非線性瞬態(tài)過程的分析    用于分析非線性瞬態(tài)行為的過程，與對線性靜態(tài)行為的處理：相似以步進增量加載，程序在每一步中進行平衡迭代。靜態(tài)和瞬態(tài)處理的主要不同是在瞬態(tài)過程分析中要激活時間積分效應。（因此，在瞬態(tài)過程分析中“時間”總是表示實際的時序。）自動時間分步和二等分特點同樣也適用于瞬態(tài)過程分析。非線性分析中用到的命令

16、0;   使用與任何其它類型分析的同一系列的命令來建模和進行非線性分析。同樣，無論你正在進行何種類型的分析，你可從用戶圖形界面GUI選擇相似的選項來建模和求解問題。    本章后面的部分”非線性實例分析（命令）， 給你顯示了使用批處理方法用 ANSYS分析一個非線性分析時的一系列命令。另一部分“非線性實例分析（GUI方法）”，給你顯示了如何從ANSYS的GUI中執(zhí)行同樣的例子分析。非線性分析步驟綜述    盡管非線性分析比線性分析變得更加復雜，但處理基本相同。只是在非線形分析的適當過程中，添加了需要的非線形特性。如何進行非線性靜態(tài)分析 

17、;   非線性靜態(tài)分析是靜態(tài)分析的一種特殊形式。如同任何靜態(tài)分析，處理流程主要由三個主要步驟組成：1、建模。2、加載且得到解。3、考察結果。步驟1：建模    這一步對線性和非線性分析都是必需的，盡管非線性分析在這一步中可能包括特殊的單元或非線性材料性質，如果模型中包含大應變效應，應力應變數(shù)據(jù)必須依據(jù)真實應力和真實（或對數(shù)）應變表示。步驟2：加載且得到解    在這一步中，你定義分析類型和選項，指定載荷步選項，開始有限無求解。既然非線性求解經(jīng)常要求多個載荷增量，且總是需要平衡迭代，它不同于線性求解。處理過程如下：1、進入ANSYS求解器命令：/

18、SolutionGUI：Main Menu>Solution2、定義分析類型及分析選項。分析類型和分析選項在第一個載荷步后（也就是，在你發(fā)出你的第一個SOLVL命令之后）不能被改變。ANSYS提供這些選項用于靜態(tài)分析。表11 分析類型和分析選項    這些選項中的每一個都將在下面詳細地解釋。選項：新的分析ANTYPE    一般情況下會使用New Analysis(新的分析）。選項：分析類型：靜態(tài)ANTYPE    選擇Static（靜態(tài)）。選項：大變形或大應變選項（GEOM）    并不是所有的非線性分析都

19、將產(chǎn)生大變形。參看：“使用幾何非線性”對大變型的進一步討論。選項：應力剛化效應SSTIF    如果存在應力剛化效應選擇ON。選項：牛頓拉普森選項NROPT    僅在非線性分析中使用這個選項。這個選項指定在求解期間每隔多久修改一 次正切矩陣。你可以指定這些值中的一個。    程序選擇（NROPT，ANTO）：程序基于你模型中存在的非線性種類選擇用這些選項中的一個。在需要時牛頓拉普森方法將自動激活自適應下降。    全NROPT，F(xiàn)NLL；程序使用完全的牛頓拉普森處理方法，在這種處理方法中每進行一次平衡迭代修改 剛

20、度矩陣一次。如果自適應下降是關閉的，程序每一次平衡迭代都使用正切剛度矩陣。（我們一般不建議關閉自適應下降，但是你或許發(fā)現(xiàn)這樣做可能更有效。）如果自適應下降是打開的（缺?。?，只要迭代保持穩(wěn)定（也就是，只要殘余項減小，且沒有負主對角線出現(xiàn)）程序將僅使用正切剛度陣。如果在一次迭代中探測到發(fā)散傾向，程序拋棄發(fā)散的迭代且重新開始求解，應用正切和正割剛度矩陣的加權組合。當?shù)氐绞諗磕Ｊ綍r，程序將重新開始使用正切剛度矩陣。對復雜的非線性問題自適應下降通常將提高程序獲得收斂的能力。    修正的（NROPT，MODI）：程序使用修正的牛頓拉普森方法，在這種方法中正切剛度矩陣在每一子步中都

21、被修正。在一個子步的平衡迭 代期間矩陣不被改變。這個選項不適用于大變形分析。自適應下降是不可用的    初始剛度（NROPT，INIT）：程序在每一次平衡迭代中都使用初始剛度矩陣這一選項比完全選項似乎較不易發(fā)散，但它經(jīng)常要求更多次的迭代來得到收斂。它不適用于大變形分析。自適應下降是不可用的。選項：方程求解器    對于非線性分析，使用前面的求解器（缺省選項）。3、在模型上加載，記住在大變型分析中慣性力和點載荷將保持恒定的方向，但表面力將“跟隨”結構而變化。4、指定載荷步選項。這些選項可以在任何載荷步中改變。下列選項對非線性靜態(tài)分析是可用的：普通選項

22、60;   普通選項包括下列：    Time(TIME)    ANSYS程序借助在每一個載荷步末端給定的TIME參數(shù)識別出載荷步和子步。使用TIME命令來定義受某些實際物理量（如先后時間，所施加的壓力，等等。）限制的TIME值。程序通過這個選項來指定載荷步的末端時間。    注意在沒有指定TIME值時，程序將依據(jù)缺省自動地對每一個載荷步按1.0 增加TIME（在第一個載荷步的末端以TIME=1.0開始）。時間步的數(shù)目NSUBST時間步長DELTIM    非線性分析要求在每一個載荷步內(nèi)有多個子步（或時

23、間步；這兩個術語是等效的）從而ANSYS可以逐漸施加所給定的載荷，得到精確的解。NSUBST和DELTIM命令都獲得同樣的效果（給定載荷步的起始，最小，及最大步長）。NSNBST 定義在一個載荷步內(nèi)將被使用的子步的數(shù)目，而DELTIM明確地定義時間步長。如果自動時間步長是關閉的，那么起始子步長用于整個載荷步。缺省時是每個載荷步有一個子步。漸進式或階躍式的加載    在與應變率無關的材料行為的非線性靜態(tài)分析中通常不需要指定這個選項，因為依據(jù)缺省，載荷將為漸進式的階躍式的載荷KBC，1除了在率相關材料行為情狀下（蠕變或粘塑性），在靜態(tài)分析中通常沒有意義。自動時間分步AUTOTS

24、    這一選項允許程序確定子步間載荷增量的大小和決定在求解期間是增加還是減 小時間步（子步）長。缺省時是OFF（關閉）。    你可以用AUTOTS命令打開自動時間步長和二分法。通過激活自動時間步長，可以讓程序決定在每一個載荷步內(nèi)使用多少個時間步。在一個時間步的求解完成后，下一個時間步長的大小基于四種因素預計：    在最近過去的時間步中使用的平衡迭代的數(shù)目（更多次的迭代成為時間步長減小的原因）對非線性單元狀態(tài)改變預測（當狀態(tài)改變臨近時減小時間步長）塑性應變增加的大小蠕變增加的大小非線性選項    程序將連續(xù)進行

25、平衡迭代直到滿足收斂準則（或者直到達到允許的平衡迭代的 最大數(shù)NEQIT。我們可以用缺省的收斂準則，也可以自己定義收斂準則。    收斂準則CNVTOL    缺省的收斂準則    依據(jù)缺省，程序將以VALUETOLER的值對力（或者力矩）進行收斂檢查。VALUE的缺省值是在所加載荷（或所加位移，Netwton-Raphson回復力）的SRSS，和MINREF（其缺省為1.0）中，取值較大者。TOLER的缺省值是0.001    你應當幾乎總是使用力收斂檢查?？梢蕴砑游灰疲ɑ蛘咿D動）收斂檢查。對于位移，程序將收斂檢

26、查建立在當前（i）和前面（i1）次迭代之間的位移改變上。注意如果你明確地定義了任何收斂準則（CNVTOL，缺省準則將“失效”。因此，如果你定義了位移收斂檢查，你將不得不再定義力收斂檢查（使用多個CNVTOL命令來定義多個收斂準則）。用戶收斂準則    你可以定義用戶收斂準則，替代缺省的值。    使用嚴格的收斂準則將提高你的結果的精度，但以多更次的平衡迭代為代價。如果你想嚴格（加放松）你的準則，你應當改變TOLER兩個數(shù)量級。一般地，你應當繼續(xù)使用VALUE的缺省值；也就是，通過調(diào)整TOLER，而不是VALUL 改變收斂準則。你應當確保MINREF=1.

27、0的缺省值在你的分析范圍內(nèi)有意義。在單一和多DOF系統(tǒng)中檢查收斂    要在單自由度（DOF）系統(tǒng)中檢查收斂，你對這一個DOF計算出不平衡力，然后對照給定的收斂準則（VALUE*TOLER）參看這個值（同樣也可以對的單一DOF的位移(和旋度)收斂進行類似的檢查。）然而，在多DOF系統(tǒng)中，你也許想使用不同的比較方法。ANSYS程序提供三種不同的矢量規(guī)范用于收斂核查。無限規(guī)范在你模型中的每一個DOF處重復單DOF核查。LI規(guī)范將收斂準則同所有DOFS的不平衡力（力矩）的絕對值的總和相對照。L2規(guī)范使用所有DOFS不平衡力（或力矩）的平方總和的平方根進行收斂檢查。實例對于下面例子

28、，如果不平衡力（在每一個DOF處單獨檢查）小于或等于50000.0005（也就是2.5），且如果位移的改變（以平方和的平方根檢查）小于或等于100.001（也就是0.01），子步將認為是收斂的。    CNVTOL，F(xiàn)，5000，0.005，0    CNVTOL，U，10，0.001，2平衡迭代的最大次數(shù)NEQIT  使用這個選項來對在每一個子步中進行的最大平衡迭代次數(shù)實行限制（缺省=25）。如果在這個平衡迭代次數(shù)之內(nèi)不能滿足收斂準則，且如果自動步長是打開的AUTOTS，分析將嘗試使用二分法。如果二分法是不可能的，那么，分析將或者終止，或者進

29、行下一個載荷步，依據(jù)你在NCNV命令中發(fā)出的指示。求解終止選項NCNV這個選項處理五種不同的終止準則：如果位移“太大”它建立一個用于終止分析和程序執(zhí)行的準則。它對累積迭代次數(shù)設置限制。它對整個時間設置限制。它對整個CPU時間設置限制?；￠L選項ARCLEN如果你預料結構在它的載荷歷史內(nèi)在某些點將變得物理意義上不穩(wěn)定（也就是， 結構的載荷位移曲線的斜度將為0或負值），你可以使用弧長方法來幫助穩(wěn)定數(shù)值求解。激活弧長方法的典型的系列命令顯示在這里：注意當合適時，你可以和弧長方法一起使用許多其它的分析和載荷步選項。然而，你不應和弧長方法一起使用下列選項：不要使用線搜索LNSRCH，時間步長預測PRED，

30、自適應下降NROPT，ON，自動時間步長AUTOTS，TIME，DELTIM，或打開時間積分效應（TIMINT）。  時間步長預測糾正選項PRED    對于每一個子步的第一次平衡迭代你可以激活和DOF求解有關的預測。這個特點加速收斂且如果非線性響應是相對平滑的，它特別的有用。在包含大轉動或粘彈 的分析中它并不是非常有用。    線搜索選項LNSRCH    這個選項是對自適應下降的替代。當被激活時，無論何時發(fā)現(xiàn)硬化響應。這個收斂提高工具用程序計算出的比例因子（具有0和1之間的值）乘以計算出的位移增量。因為線搜索算法是用來對

31、自適應下降選項NROPT進行的替代，如果線搜索選項是開，自適應下降不被自動激活。不建議你同時激活線搜索和自適應下降。    當存在強迫位移時，直到迭代中至少有一次具有一個的線搜索值運算才會收斂。ANSYS調(diào)節(jié)整個DU矢量，包括強迫位移值；否則，除了強迫DOF處一個小的位移值將隨處發(fā)生。直到適代中的某一次具有1的線搜索值，ANSYS才施加全部位移值。蠕變準則CRPLIM，CRCR如果結構表現(xiàn)出蠕變行為，可以指定蠕變準則用于自動時間步調(diào)整。（如果自動時間步長AUTOTS不是打開的，這個蠕變準則將無效。）程序將對所有單元計算蠕應變增量（在最近時間步中蠕變的變化）對彈性應變的比值。

32、如果最大比值比判據(jù)大，程序將減小下一個時間步長；如果小，程序或許增加下一個時間步長。（同樣地程序將把自動時間步長建立在平衡迭代次數(shù)，即將發(fā)生的單元狀態(tài)改變，以及塑性應變增量的基礎上。時間步長將被調(diào)整到對應這些項目中的任何一個所計算出的最小值。）如果比值高于0.25的穩(wěn)定界限，且如果時間增量不能被減小，解可能發(fā)散且分析將由于錯誤信息而終止。這個問題可以通過使最小時間步長足夠小避免DELTIM，NSUBST）。    激活和殺死選項在ANSYS/Mechanical和ANSYS/LSDYNA產(chǎn)品中，你可以去殺死和激活單元來模擬材料的消去和添加。程序通過用一個非常小的數(shù)（它由ES

33、TIF命令設置）乘以它的剛度從總質量矩陣消去它的質量“ 殺死”一個單元。對無活性單元的單元載荷（壓力，熱通量，熱應變，等等）同樣地設置為零。你需要在前處理中定義所有可能的單元；你不可能在 SOLUTION中產(chǎn)生新的單元。要在你的分析的后面階段中“出生”的那些單元，在第一個載荷步前應當被殺死，然后去在適當?shù)妮d荷步的開始被重激活，當單元被重激活時，它們具有零 應變狀態(tài)，且（如果NLGEOM， ON） 它們的幾何（開頭長度，面積等等） 被修改來與它們的的現(xiàn)偏移位置相適應。殺死（EKILL）激活（EALIVE）改變材料性質參考號MPCHG另一種在求解期間影響單元行為的辦法是來改變它的材料性質參考號。這

34、個選項允許你在載荷步間改變一個單元的材料性質。EKILL適用于大多數(shù)單元類型。MPCHG適用于所于單元類型。輸出控制選項輸出控制選項包括下列：打印輸出（OUTPR）使用這個選項來在輸出文件（Jobname.out)中包括進便所想要的結果數(shù)據(jù)。結果文件輸出OUTRES這個選項控制結果文件中的數(shù)據(jù)（Jobname.rst)。OUTPR和OUTRES用來控制結果被寫入這些文件的頻率。結果外推ERESX這個選項，依據(jù)缺省，拷貝一個單元的積分點應力和彈性應變結果到結點而替代外推它們，如果在單元中存在非線性（塑性，蠕變，膨脹）的話。積分點非線性變化總是被拷貝到結點。注意：對輸出行使下列警告：恰當使用多個O

35、UTRES或OUTPR命令有時可能有一點小的技巧。依據(jù)缺省，在非線性分析中只有最后一個子步被寫入結果文件。要寫入所有子步，設置OUTRES中的FREQ域為ALL。依據(jù)缺者，只有1000個結果集（子步）可以被寫入結果文件。如果超過了這個數(shù)目（基于你的OUTRES指定），程序將由于錯誤而終止。使用命令/CONFIG，NRES來增加這個界限。5、存儲基本數(shù)據(jù)的備份副本于另一文件。命令：SAVEGUI：Utility Menu>File>Save As6、開始求解計算。命令：SOLVEGUI：Main Menn>Solution>-Solve-Current LS7、如果你需要

36、定義多個載荷步，對每一個其余的載荷步重復步驟3至6。8、離開SOLUTION處理器命令：FINISHGUI：關閉Solution菜單。步驟3：考察結果    來自非線性靜態(tài)分析的結果主要由位移，應力，應變，以及反作用力組成?？梢杂肞OST1，通用后處理器，或者用POST26，時間歷程后處理器，來考察這些結果。    記住，用POST1一次僅可以讀取一個子步，且來自那個子步的結果應當已被寫入Jobname.rst。（載荷步選項命令OUTRES控制哪一個子步的結果被存儲入Jobname.rst。)典型的POST1后處理順序將在下面描述。要記住的要點用POST

37、1考察結果，數(shù)據(jù)庫中的模型必須與用于求解計算的模型相同。結果文件（Jobname.rst)必須是可用的。用POST1考察結果1、檢查你的輸出文件（Jobname.out)是否在所有的子步分析都收斂。如果不收斂，你可能不想后處理結果，而是想確定為什么收斂失敗。如果你的解收斂，那么繼續(xù)進行后處理。2、進入POST1。如果用于求解的模型現(xiàn)在不在數(shù)據(jù)中，發(fā)出RESUME。命令：POST1GUI：Main Menu>General Postproc3、讀取需要的載荷步和子步結果，這可以依據(jù)載荷步和子步號或者時間來識別然而，不能依據(jù)時間識別出弧長結果。命令：SETGUI：Main Menn>G

38、eneral Postproc>Read Results-Load step同樣地你可以使用SUBSET或者APPEND命令來只對選出的部分模型讀取或者合并結果數(shù)據(jù)。這些命令中的任何一個中的LIST參數(shù)列出結果文件中可用的解。你同樣地可以通過INRES命令限制從結果文件到基本數(shù)據(jù)被寫的數(shù)據(jù)總量。另外可以用ETABLL命令對選出的單元存進行后處理。注意：如果你指定了一個沒有結果可用的Time值，ANSYS程序將進行線性內(nèi)插來計算出那Time處的結果。認識到在非線分析中這種線性內(nèi)插通常將導致某些精度損失（參看圖19）。因此，對于非線性分析，通常你應當在一個精確地對應于要求子步的TIME處進行

39、后處理。圖19非線性果的線性內(nèi)插可能引起某些誤差。4、使用下列任意選項顯示結果選項；顯示已變形的形狀命令：PLDISPGUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shapes在大變形分析中，一般優(yōu)先使用真實比例顯示IDSCALE，1。選項：等值線顯示命令：PLNSOL 或者PLESOLGUI：Main Menu>General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu或者  Element Solu使用這些選項來顯示應力，應變，或者任何

40、其它可用項目的等值線。如果鄰接的單元具有不同材料行為（可能由于塑性或 多線性彈性的材料性質，由于不同的材料類型，或者由于鄰近的單元的死活屬性不同而產(chǎn)生），你應當注意避免你的結果中的結點應力平均錯誤。同樣地你可以繪帛單元表數(shù)據(jù)和線單元數(shù)據(jù)的等值線：命令：PLETAB，PLLSGUIS：Main Menu>General Postproc>Element Table>Plot Element Table             Main Menu>General Postproc>Plot Results&g

41、t;-Contour Plot-Line Elem Res使用PLETAB命令（GUI路徑Main Menu>General Postproc>Element Table>Plot *Element Table)來繪制單元表數(shù)據(jù)的等值線，用PLLS（GUI路徑Main Menu>General Postproc>Plot Results>Line elem Res)來繪制線單元數(shù)據(jù)的等值線。選項：列表命令：PRNSOL（結點結果）PRESOL（結果）PRRSOL（反作用力數(shù)據(jù)）PRETABPRITER（子步總計數(shù)據(jù)）等等。NSORTESORTGUIS：Mai

42、n Menu>General Postproc>List Results>Nodal SolutionMain Menu>General Postproc>List Results>Element SolutionMain Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solution使用NSORT和ESORT命令在將數(shù)據(jù)列表前對它們進行排序。其它的性能許多其它的后處理函數(shù)在路徑上映射結果。記錄，參量列表，等等在POST1中是可用的。對于非線性分析，載荷工況組合通常是無效的。用POST26考察結果同

43、樣地你可以使用POST26，時間歷程后處理器考察非線性結構的載荷歷程響應。使用POST26比較一個ANSYS變量對另一個變量的關系。例如，你可以用圖形表示某一結點處的位移與對應的所加載荷的關系，或者你可以列出某一結點處的塑性應變和對應的TIME值之間的關系。典型的POST26后處理順序可以遵循這些步驟：1、    根據(jù)你的輸出文件（Jobname.OUT)檢查是否在所有要求的載荷步內(nèi)分析都收斂。你不應當將你的設計決策建立在非收斂結果的基礎上。2、    如果你的解是收斂的，進入POST26，如果現(xiàn)與你的模型不在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，發(fā)出RESUME命令。命令：POS

44、T26GUI：Main Menu>Time Hist Postpro3、定義在后處理期間使用的變量。命令：NSOLESOLRFORCLGUI：Main Menu>Time Hist Postproc>Define Variables4、圖形或者列表顯示變量。命令：PLVAR（圖形表示變量）PRVAREXTREM（列表變量）GUIS：Main Menu>Time Hist Postprac>Graph Variable SMain Menu>Time Hist Postproc>List VariablesMain Menu>Time Hist P

45、ostproc>List Extremes其它的性能許多其它的后處理函數(shù)可用于POST26。終止正在運行的工作；重起動你可以通過產(chǎn)生一個“abort”文件）（Jobname.abt)停止一個非線性分析。一旦求解成功地完成，或者收斂失敗發(fā)生程序也將停止分析。如果一個分析在終止前已成功地完成了一次或多次迭代,你可以屢次重啟動它¡非線性靜態(tài)實例分析（GUI方法）    在這個實例分析中，你將進行一個子彈沖擊剛性壁的非線性分析。問題描述    一個子彈以給定的速度射向壁面。壁面假定是剛性的和無摩擦的。將研究子彈和壁面接觸后達80微秒長的現(xiàn)象。目的

46、是確定子彈的整個變形，速度歷程，以及最大等效Von Mises應變。求解使用SI單位。用軸對稱單元模擬棒。求解最好能通過單一載荷步實現(xiàn)。在這個載荷步中，將同時施加初始速度和約束。將圓柱體末端的節(jié)點Y方向約束住以模擬一固壁面。打開自動時間分步來允許ANSYS確定時間步長。定義分析結束的時間為8E-5秒，以確保有足夠長的時間來撲捉整個變形過程。問題詳細說明下列材料性質應用于這個問題：EX=117.0E09  (楊氏模量）DENS=8930.0  （密度）NUXY=0.35（泊松比）Yield Strength=400.0OE06（屈服強度）Tangent Modulus

47、0;   （剪切模量）下列尺寸應用于這個問題：長=32.4E-3m直徑=6.4E-3m對于這個問題的初始速度是227.0。圖110 銅圓柱體圖解求解步驟：步驟一：設置分析標題1、選擇菜單路徑：Utility Menn>File>ChangeTitle。2、鍵入文字“Coppery Cylinder Impacting a Rigid Wall”3、單擊OK。步驟二：定義單元類型1、選擇菜單路徑Mail Menu>Preprocessor>Element Type>All/Edit/Delete。2、單擊Add。Library of Element Typ

48、es(單元類型庫）對話框出現(xiàn)。3、在靠近左邊的列表中，單擊“Visio Solid”僅一次。4、選靠近右邊的列表中，單擊“4node Plas 106”僅一次。5、單擊OK。Library of Element Types 對話框關閉。6、    單擊Options (選項）。VISCO106 element type Options(visco106單元類型選項）對話框出現(xiàn)。7、    在關于element behavior（單元特性 ）的卷動柜中，卷動到“Axisymmetric” 且選中它。8、單擊OK。9、單擊Element Types (單元類

49、型）對話框中的Close。步驟三：定義材料性質1、    選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant-Isotropic. Isotropic Matersal Properties (各向同性材料性質）對話框出現(xiàn)。2、單擊OK來指定材料號為1。另一個I sotropic Material Properties對話框出現(xiàn)。3、對楊氏模量（EX）鍵入117.0E094、對密度（DENS）鍵入8930。5、對泊松比（NUXY）鍵入0.35。6、單擊OK。步驟四：定義雙線性各向同性強化數(shù)據(jù)表 （BI

50、SO）1、    選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Matersal Props>Data Tables>      Define/Activate . Define/Activate Data Table(定義數(shù)據(jù)表）對話柜出現(xiàn)。2、    在關于type of data table(數(shù)據(jù)表類型）的卷動框中，卷動到“Bilin isotr BISO”且選中它。3、對material reference number(材料參考號）健入1。4、對number of tempera

51、tures(溫度數(shù)）鍵入1和單擊OK。5、    選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables>Edit Active. Data Table BISO對話框出現(xiàn)。6、對YLD Strs(屈服應力）鍵入400.0e06。7、對 Tang Mod(剪切模量）鍵入100.0e06。8、選擇File>Apply & Quit。9、    選擇菜單路徑Main Menu>Preprosessor>Material Porps>Data Tab

52、les>Graph. Graph Data Tables(圖形表示數(shù)據(jù)表）對話框出現(xiàn)。10、    單擊OK接受繪制BISO表的缺省。一個BISO表的標繪圖出現(xiàn)在ANSYS圖形窗口中。11、在ANSYS TooLbar上單擊SAVE_DB。步驟五、產(chǎn)生矩形    在這一步中，你產(chǎn)生一個代表柱體半橫截面積的矩形。1、    選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Area-Rectangle>By Dimensions. Create Rectanyle

53、 by Dimensions(依據(jù)尺寸產(chǎn)生矩形）對話框出現(xiàn)。2、對X_坐標鍵入0，.0032。3、對Y_坐標鍵入0，.0324然后單擊OK。一個矩形出現(xiàn)在ANSYS圖形窗口中。4、選擇菜單路徑Utility Menu>Plot>lines.步驟六：設置單元尺寸1、    選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Shape&Size>-Lines-Picked Lines. Element Size On Picked Lines(關于挑選出的線的單元尺寸）選擇菜單出現(xiàn)。2、   

54、在長線中的一條上單擊一次然后單擊OK。Element Sizes on Picked Lines 對話框出現(xiàn)。3、對number of element divisions（單元劃分的數(shù)目）鍵入20然后單擊OK。4、重復步驟1和2，但這次選擇短線中的一條。5、對number of element divisions鍵入4然后單擊OK。步驟七：設置網(wǎng)格單元形狀且對矩形劃分網(wǎng)格1、選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>-Mesh Tool2、選擇“quad”和“Map”，然后單擊“Mesh”3、在拾取菜單出現(xiàn)后，選擇面，然后單擊“OK”4、在ANSYS Toolbar

55、上單擊SAVE_DB。5、    選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Area-Mapped>3 or 4 Sided. Mesh Areas(對面積劃分網(wǎng)格）選擇菜單出現(xiàn)。6、單擊Pick All。7、單擊ANSYS Toolbar上的SAVE_DB。步驟八：定義分析類型和選項1、選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis.2、單擊“Transient”來選中它然后單擊OK。3、    選擇菜單路徑Mai

56、n Menu>Solution>Analysis Options.Transient Analysis（瞬態(tài)過程分析）對話框出現(xiàn)。4、單擊OK接受完全求解方法的缺省。Full Transient Analysis對話框出現(xiàn)。5、    單擊Large deform effects option(大變型效應選項）使之為ON（開）狀態(tài)然后單擊OK。步驟九：定義彈的初始速度1、    選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Loads-Apply>Initial Condit'n>Define. Defi

57、ne Initial Condition(定義初始條件）選擇菜單出現(xiàn)。2、單擊Pick All. Define Initial Conditions 對話框出現(xiàn)。3、    在關于DOF to be Specified(要被指定的DOF）的卷動框中，卷動到“UY”且選中它。4、對initial velocity(初始速度）鍵入227然后單擊OK。5、單擊ANSYS Toolbar上的SAVE_DB。步驟十：施加約束1、    選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displa

58、cement> On Nodes.Apply。U,ROT on Nodes選擇菜單出現(xiàn)。2、    單擊Pick All.， Apply U, ROT on Nodes 對話框出現(xiàn)。3、對于DOFs to be Constrained (要被約束的DOFs）單擊“UY”，然后單擊Apply.4、在選擇菜單中，單擊“BOX”作為選擇方法。5、    當你拖鼠標沿X=0.1的結點周圍（沿矩形左邊的第一個結點集）形成一個矩形柜時要按下且保持鼠標左鍵。6、單擊Apply.7、    在對話框中，對于DOFs to be constrai

59、ned單擊“UX”。你需要單擊“UY”一次以去除它。8、單擊Apply.9、在選擇菜單中，單擊“BOX”選擇方法。10、    當你拖  鼠標沿Y=O的結點周圍（沿矩形底邊的第一個結點集）形成一個矩形框時按下且保鼠標左鍵。11、單擊OK。12、在對話框中，單擊“UY”來選中它，你需要單擊“UX”僅一次來淘汰它。13、單擊OK?，F(xiàn)在在ANSYS圖形窗口中位移符號沿矩形的左邊和底邊產(chǎn)生。步驟十一：設置載荷步選項1、    選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Load Step Options-Time/Frequenc> time&Time Step. Time&Time Step Option(時間和時間步選項）對話框出現(xiàn)。2、對time at end of Load Step