ANSYS非线形分析指 基本过程 变形前的方向 变形后的方向 加速度 结点力 单元面载 图1—8变形前后载荷方向 非线性瞬态过程的分析 用于分析非线性瞬态行为的过程,与对线性静态行为的处理:相似以步进增量加载,程 序在每一步中进行平衡迭代。静态和瞬态处理的主要不同是在瞬态过 程分析中要激活时间积分效应。(因此,在瞬态过程分析中“时间”总是表示实际的时序。) 自动时间分步和二等分特点同样也适用于瞬态过程分析。 非线性分析中用到的命令 使用与任何其它类型分析的同一系列的命令来建模和进行非线性分析。同样,无论你正 在进行何种类型的分析,你可从用户图形界面GUⅠ选择相似的选项来建模和求解问题 本章后面的部分”非线性实例分析(命令),给你显示了使用批处理方法用 ANSYS 分析一个非线性分析时的一系列命令。另一部分“非线性实例分析(GU方法)”,给你显示 了如何从 ANSYS的GU中执行同样的例子分析 非线性分析步骤综述 尽管非线性分析比线性分析变得更加复杂,但处理基本相同。只是在非线形分析的适当 过程中,添加了需要的非线形特性 如何进行非线性静态分析 非线性静态分析是静态分析的一种特殊形式。如同任何静态分析,处理流程主要由三个 主要步骤组成: 1、建模。 2、加载且得到解 3、考察结果。 步骤1:建模 这一步对线性和非线性分析都是必需的,尽管非线性分析在这一步中可能包括特殊的单 元或非线性材料性质,如果模型中包含大应变效应,应力一应变数据必须依据真实应力和真 实(或对数)应变表示。 步骤2:加载且得到解 在这一步中,你定义分析类型和选项,指定载荷步选项,开始有限无求解。既然非线性 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。处理过程如下: 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(也就是,在你发出 你的第一个SOLⅥL命令之后)不能被改变。 ANSYS提供这些选项用于静态分析 表1-1分析类型和分析选项 第6页
ANSYS非线形分析指南 基本过程 第6页 图 1─8 变形前后载荷方向 非线性瞬态过程的分析 用于分析非线性瞬态行为的过程，与对线性静态行为的处理：相似以步进增量加载，程 序在每一步中进行平衡迭代。静态和瞬态处理的主要不同是在瞬态过 程分析中要激活时间积分效应。（因此，在瞬态过程分析中“时间”总是表示实际的时序。） 自动时间分步和二等分特点同样也适用于瞬态过程分析。 非线性分析中用到的命令 使用与任何其它类型分析的同一系列的命令来建模和进行非线性分析。同样，无论你正 在进行何种类型的分析，你可从用户图形界面 GUI 选择相似的选项来建模和求解问题。 本章后面的部分”非线性实例分析（命令）， 给你显示了使用批处理方法用 ANSYS 分析一个非线性分析时的一系列命令。另一部分“非线性实例分析（GUI 方法）”，给你显示 了如何从 ANSYS 的 GUI 中执行同样的例子分析。 非线性分析步骤综述 尽管非线性分析比线性分析变得更加复杂，但处理基本相同。只是在非线形分析的适当 过程中，添加了需要的非线形特性。 如何进行非线性静态分析 非线性静态分析是静态分析的一种特殊形式。如同任何静态分析，处理流程主要由三个 主要步骤组成： 1、建模。 2、加载且得到解。 3、考察结果。 步骤 1：建模 这一步对线性和非线性分析都是必需的，尽管非线性分析在这一步中可能包括特殊的单 元或非线性材料性质，如果模型中包含大应变效应，应力─应变数据必须依据真实应力和真 实（或对数）应变表示。 步骤 2：加载且得到解 在这一步中，你定义分析类型和选项，指定载荷步选项，开始有限无求解。既然非线性 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。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（也就是，在你发出 你的第一个 SOLVL 命令之后）不能被改变。ANSYS 提供这些选项用于静态分析。 表 1─1 分析类型和分析选项
ANSYS非线形分析指 基本过程 Option com m and GUl Path New Analysis ANTYPE Main Menu-Solutior-Analysis Type-New Analysis/Restart Analysis Type: Static ANTYPE Main Menu Solution>-Analysis Type -New Analysis>Static Large Deformation Effects NLGEOM Main Menu Solution>Analysis Options Stress Stiffening Effects SSTIF Main Menu Analysis Options Newton-RaphsonOption NROPT Main Menu-SolutiorDAnalysis Options Equation Solver EQSLV Main Menu Solution>Analysis Options 这些选项中的每一个都将在下面详细地解释。 选项:新的分析〔 ANTYPE〕 般情况下会使用 New Analysi新的分析)。 选项:分析类型:静态〔 ANTYPE 选择 Static(静态)。 选项:大变形或大应变选项(GEOM) 并不是所有的非线性分析都将产生大变形。参看:“使用几何非线性”对大变型的进一 步讨论 选项:应力刚化效应( SSTIF〕 如果存在应力刚化效应选 选项:牛顿一拉普森选项〔 NROPT〕 仅在非线性分析中使用这个选项。这个选项指定在求解期间每隔多久修改一次正切矩 阵。你可以指定这些值中的一个 程序选择( NROPT,ANIO):程序基于你模型中存在的非线性种类选择用这些选项中 的一个。在需要时牛顿一拉普森方法将自动激活自适应下降 ·全〔 NROPT,FNLL〕:程序使用完全的牛顿一拉普森处理方法,在这种处理方法中每进 行一次平衡迭代修改刚度矩阵一次。如果自适应下降是关闭的,程序每一次平衡迭代 都使用正切刚度矩阵。(我们一般不建议关闭自适应下降,但是你或许发现这样做可能 更有效。)如果自适应下降是打开的(缺省),只要迭代保持稳定(也就是,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,程序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。 当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。 ·修正的( NROPT,MOD):程序使用修正的牛顿一拉普森方法,在这种方法中正切刚 度矩阵在每一子步中都被修正。在一个子步的平衡迭代期间矩阵不被改变。这个选项 不适用于大变形分析。自适应下降是不可用的 ·初始刚度( NROPT,INIT):程序在每一次平衡迭代中都使用初始刚度矩阵这一选项比 完全选项似乎较不易发散,但它经常要求更多次的迭代来得到收敛。它不适用于大变形 分析。自适应下降是不可用的 选项:方程求解器 对于非线性分析,使用前面的求解器(缺省选项)。 3、在模型上加载,记住在大变型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。下列选项对非线性静 态分析是可用的: 普通选项 普通选项包括下列 ·Time(TIME) ANSYS程序借助在每一个载荷步末端给定的TME参数识别出载荷步和子步。使用TIME 第7页
ANSYS非线形分析指南 基本过程 第7页 这些选项中的每一个都将在下面详细地解释。 选项：新的分析〔ANTYPE〕 一般情况下会使用 New Analysis(新的分析）。 选项：分析类型：静态〔ANTYPE〕 选择 Static（静态）。 选项：大变形或大应变选项（GEOM） 并不是所有的非线性分析都将产生大变形。参看：“使用几何非线性”对大变型的进一 步讨论。 选项：应力刚化效应〔SSTIF〕 如果存在应力刚化效应选择 ON。 选项：牛顿－拉普森选项〔NROPT〕 仅在非线性分析中使用这个选项。这个选项指定在求解期间每隔多久修改一 次正切矩 阵。你可以指定这些值中的一个。 · 程序选择（NROPT，ANTO）：程序基于你模型中存在的非线性种类选择用这些选项中 的一个。在需要时牛顿－拉普森方法将自动激活自适应下降。 · 全〔NROPT，FNLL〕；程序使用完全的牛顿－拉普森处理方法，在这种处理方法中每进 行一次平衡迭代修改 刚度矩阵一次。如果自适应下降是关闭的，程序每一次平衡迭代 都使用正切刚度矩阵。（我们一般不建议关闭自适应下降，但是你或许发现这样做可能 更有效。）如果自适应下降是打开的（缺省），只要迭代保持稳定（也就是，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，程序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。 当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。 · 修正的（NROPT，MODI）：程序使用修正的牛顿－拉普森方法，在这种方法中正切刚 度矩阵在每一子步中都被修正。在一个子步的平衡迭 代期间矩阵不被改变。这个选项 不适用于大变形分析。自适应下降是不可用的 · 初始刚度（NROPT，INIT）：程序在每一次平衡迭代中都使用初始刚度矩阵这一选项比 完全选项似乎较不易发散，但它经常要求更多次的迭代来得到收敛。它不适用于大变形 分析。自适应下降是不可用的。 选项：方程求解器 对于非线性分析，使用前面的求解器（缺省选项）。 3、在模型上加载，记住在大变型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。下列选项对非线性静 态分析是可用的： 普通选项 普通选项包括下列： ·Time(TIME) ANSYS 程序借助在每一个载荷步末端给定的 TIME 参数识别出载荷步和子步。使用 TIME