应用放弃文件(Jobname.ABT)时。
参见《ANSYS Basic Analysis Guide》讨论终止和重启动。
应用荷载-挠度曲线作为评估和调整分析的指引,这样有助于达到合适的
结果。在每次分析中,用图形来显示荷载-挠度曲线(应用POST26命令),通常是一个好的主意。 经常,通过追踪不成功的弧长法分析,可以发现弧长半径要么太大,要
么太小。在分析中追踪到沿荷载挠度曲线反向“漂移回去”,是一个典型的难题,这是由太大或太小的弧长半径引起的。研究荷载-挠度曲线可以搞清楚这一问题。然后可应用 NSUBST 和 ARCLEN 命令调整弧长半径大小和范围。 总弧长荷载系数( SOLU 命令中的 ALLF 项)可以为正或负。与此类似,
在弧长分析中的 TIME 与总弧长荷载系数相关,也可以为正或为负。负的 ALLF 或 TIME 表示弧长特性在相反方向上施加荷载,以便保持稳定性。负的 ALLF 或 TIME 值在各种跳跃分析中通常可碰到。 在为 POST1 后处理程序[ SET ]把弧长结果读入到数据库时,用户应当
总是用荷载步和子步数( LSTEP 和 SBSTEP )来作为合适结果的参照,或用数据集号( NSET )。不能应用 TIME 作为参照号,因为 TIME 在弧长分析中不总是单调增加的(即一个 TIME 值可能与多个解相对应)。此外,程序不能正确解释负的 TIME 值(这在跳跃分析中可能遇到)。 如果 TIME 变成负值,请记住在建立任何POST26图形前,定义一个合适
的变化范围。 2.4.2.5 在模型响应中人为抑制发散
如用户不想应用弧长法来分析一个力-加载结构在开始或通过一个奇异(0刚度)构形,有时可以应用其他技术来人工抑制模型响应中的发散:
在一些情况下,可用强迫位移代替力。这个方法可用于开始一个接近于
平衡位置的静力分析,或者在不稳定响应(如跳跃或后屈曲)之前控制位移。 另一个可用于一些初始不稳定问题的有效技术,是把静力问题当作“缓
慢的动力问题”来分析(即在试算中应用时间-积分效应,以避免在任一荷载步上解的分叉)。 也可以把临时人工刚度应用到不稳定的自由度上,这要应用控制单元(如
COMBIN37单元),或在其他单元上应用生死选项。这里的思路是为了防止从计算中得到不真实的大位移,人为地约束系统(在荷载步之间)。在系统变形到稳定构形时,人为刚度被移走。
2.4.2.6 关闭特殊单元形状
ANSYS提供了“不协调”模式列式(也称为“特殊的形状”)用于模拟弯曲。如果一个问题是显著的大变形,则可以选择关闭“特殊形状”,以减少CPU/存储要求,以加强收敛。然而这样做的结果是排除了模拟任何弯曲的能力。 2.4.2.7 明智地应用生死选项
结构刚度矩阵的任何突然改变,可能会引起收敛问题。在激活或杀死单元时,试一下把改变分开到几个子步上(在完成这一工作时,如有必要,应用小的时间步)。此外还要知道,在激活或杀死单元时可能会产生奇异(如尖锐的凹角)。这种奇异也可能引起收敛问题。
图2-3 典型的非线性输出列表
2.4.2.8 阅读程序的输出内容
请记住ANSYS程序把非线性分析当作一系列的线性近似及修正。程序的输出给这些近似和修正过程连续地反馈信息。输出可以直接输出到屏幕(收集在Jobname.OUT文件中)或输出到由[/ OUTPUT ]设定的其他文件中。用户可以在POST1
中,应用 PRITER 命令来检查这些信息;或者在 POST26 中,应用 SOLU 和 PRVAR 命令来检查。在用户接受计算结果之前,要确保已经明白了分析的迭代历程。特别是,如果没有完全了解错误或警告信息的意义,不应当无视程序的任何错误或警告信息。 图2-3 是典型的非线性输出列表。 2.4.2.9 用图形显示荷载和响应历程
这个验证技术可以看作是图形与另二种技术(合理性检查和迭代历程检查)的结合。POST26 的荷载和响应历程图应当与该结构的行为相吻合。感兴趣的结果(如位移、反力、应力等)应当揭示相对光滑的响应历程。任何不光滑的情况可能表示荷载步太大。
2.5 结构非线性分析实例
本节给出两个结构非线性分析的实例,以帮助用户理解本章所述的非线性分析步骤及建议。如果您对其中的某些细节(比如材料本构模型等)不了解的话,可以不去深究,本书后面会涉及到。
2.5.1 非线性静态分析实例(GUI方法)
本示例将对死荷载和周期点荷载作用下的弹塑性圆板进行非线性分析。在这里用户要定义一个随动强化塑性曲线、荷载步选项、一个荷载步的最大和最小子步数、描述外荷载的各荷载步。还将学会如何理解ANSYS非线性分析所写的临时文件。
ANSYS应用一个增量求解方法来得到非线性分析的解。在本例中,一个荷载步中的总荷载是按一定数目的子步来增加的。如本章前面所述,ANSYS应用 Newton-Raphson 迭代法求解每一个子步。须指定每个荷载步中的子步数;因为这个数控制一个荷载步中第1子步的初始荷载增量。ANSYS自动确定一个荷载步中各子步的荷载增量大小。可以控制荷载增量的大小(指定最大和最小子步数)。如果用户把子步数、最大和最小子步数定义为同一值,则ANSYS在荷载步的所有子步中应用常数荷载增量。
2.5.1.1 问题描述
本例将应用轴对称模型,应用4节点 PLANE42 单元及轴对称选项来模拟。应执行几何非线性分析。指定运动约束如下:板中心的节点径向位移为0。板外边缘的节点径向和轴向位移为0。在荷载步1施加死荷载,在荷载步2~7施加周期点荷载。
在第1个荷载步指定10个子步,以保证死荷载在第1个子步上的荷载增量为总荷载(0.125 N/m 2 )的1/10。还可指定最大50,最小5个子步,以保证在
板经受严重非线性行为时,可使荷载增量削减到总荷载的1/50。如果板经受中等程序的非线性行为,则荷载增量可增大到总荷载的1/5。对于其后的6个荷载步(周期点荷载),可以指定4个子步,最大25和最小2个子步。
在本实例分析中,用户可以监视整个求解的历程,即点荷载作用点的竖向位移,以及板的固边缘下缘节点的反力。
2.5.1.2 基本数据
圆板半径 1.0 m;厚度 0.1 m。材料特性为:EX = 16911.23 Pa;PRXY = 0.3。随动强化塑性曲线如下:
Log Strain 0.00112 0.00187 0.00256 0.00447 0.00642 True Stress (Pa) 19.0 22.8 25.1 29.1 31.7 板受到的死荷载为均布压力 0.125 N/m 2 。 周期点荷载的历程如 图2-4 。
图2-4 周期点荷载的历程
图2-5 圆板
2.5.1.3 求解步骤(GUI方法)
步骤一: 设置分析标题和作业名
1、选择“Utility Menu>File>Change Title”。
2、输入“Cyclic loading of a fixed circular plate”。 3、按“OK”。
4、选择“Utility Menu>File>Change Jobname”。出现“Change Jobname”对话框。
5、输入“axplate”,并按“OK”。 步骤二: 定义单元类型
1、选择“Main Menu>Preprocessor>Element Type> Add/Edit/Delete”。 2、按“Add”。出现“Library of Element Types”对话框。 3、在左侧选“Structural Solid”。 4、在右侧选“Quad 4node 42”。
5、按“OK”。出现“Library of Element Types”对话框。
6、按“Options”。出现“PLANE42 element type options”对话框。 7、在下拉框选“Axisymmetric”。 8、按“OK”。 9、按“Close”。 步骤三: 定义材料特性
1、选“Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models”。出现“Define Material Model Behavior”对话框。
2、在“Material Models Available”窗口,双击
“Structural->Linear->Elastic-> Isotropic”。出现一个对话框。 3、输入EX=“16911.23”。