ANSYS非线形分析指南 基本过程
5、单击automatic time stepping option（自动时间分步选项）使之为ON（开）状态然后单
击OK。
6、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Load Step Options-Output Ctrls> DB/Results File。
Controls for Database and Results File Writing (对数据库和结果文件写入的控制）对话框出现。
7、单击“Every Nth substep”（“每隔N个子步”）且选中它。 8、对于Value of N (N的值）键入4然后单击OK。 9、单击ANSTS Toolbar上的SAVE_DB。 步骤十二：求解问题
1、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Solve-Current LS。 2、检阅状态窗口中的信息然后单击close。
3、单击Solve Current Load Step(求解当前载荷步）对话框中的OK开始求解。 4、当求解完成时单击close。 步骤十三：确定柱体的应变
1、选择菜单路径Main Menu>General Pestpro>-Read Results-Last Set。 2、选择菜单路径Utitlity Menu>Paramenters>Stalar Paramenters。 3、在选择框中键入TOP_NODE＝26。 4、单击Accept, 然后单击close。
5、选择菜单路径Utility Menu>Paramenters>Get Scalar Data. 6、在靠近在边的框中，单击“Results data”。
7、在靠近右边的框中，单击“Nodal results”然而后单击OK。Get Nodal Results Data(获取
结点结果数据）对话框出现。
8、对于name of parameter to be defsned(要定义的参数名）键入DEFORM。 9、对于Node number N (结点号N）键入TOP_NODE。 10、在靠近右边的卷动框中，单击“UY”，然后单击OK。 11、选择菜单路径Utility Menu>List>Other>Paramenters.
12、检阅状态窗口中的信息，弹的长度上的变化基准（DEKORM）是-0101091。 13、单击close。
步骤十四：图形表示已变形的形状和绘制等效总应变的等值线。
1、选择菜单路径Utility Menu>Plotctrls>Style>Displacement Scaling. Displacement。 Display
Scaling(位移显示比例）对话框出现。
2、单击1.0（true stale)来选中它然后单击OK。
3、在ANSYS输入窗口中，键入D2SCALE，1，1然后按ENTER键。
4、选择菜单路径Main Menn>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape. Plot Deformed
Shape(图示已变形的形状）对话框出现。
5、单击“Def+undef edge”以选中它然后单击OK。 6、 选择菜单路径Main Menu>General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu.
Contour Nodal Solution Data(绘制结点解数据的等值线出现）。 7、在靠近左边的框中，单击“Strain-total”。 8、在靠近右边的框中，卷动到“Von Mises EPTOEQV”然后选中它。 9、单击OK。
步骤十五：进入POST26然后定义一个变量。 在这一步中，你进入时间一历程后处理器然后定义一个变量来存储沿弹顶边的一个结点的变形。
1、 选择菜单路径Main Menu>Time Hist Postproc>Define Variables. Defined。Time-History
Variables(定义时间一历程变量）对话框出现。 2、单击Add.Add Time-History Variable （添加时间─历程变量）对话框出现。
3、单击OK 以接受结点的DOF结果的缺省。Define Nodal Data(定义结点数据）对话框出
现。
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ANSYS非线形分析指南 基本过程
4、对reference number of rariable(变量的参考号）键入2。 5、对node number （结点号）键入TOP_NODE。
6、对user-specified lobel(用户指定的标签）键入DISPLACE。 7、对于Item, Comp Data项目单击“UY”。 8、单击OK，然后单击close。
步骤十六：计算结点TOP─NODE处随时间变化的速度且用图表示。
1、 选择菜单路径Main Menu>Tiome Hist Postpro>Math Operations>Derivative. Derivative of
Time-History Variables (时间─历程变量的从变量）对话框出现。 2、对reference number for result (结果的参考号）键入3。 3、对第一个变量键入2、对第二个变量3键入1。
4、对user-specified label(用户指定的标签）键入VELOCITY，然后单击OK。
5、选择菜单路径Utility Menu>Plot(>Style>Graphs.Graph Controls(图形控制）对话框出现。 6、对Y_axis Label键入VELOCITY然后单击OK。
7、 选择菜单路径Main Menu>Time Hist Postpro>Graph Variables. Graph Time-History
Variables(图形表示时间─历程变量）对话框出现。
8、对于1st variable to graph 键入了然后单击OK。图形出现在ANSYS图形窗口中。 步骤十七：退出ANSYS
1、从ANSYS Toolbar 选择QUIT。
2、单击你想要的存储选项，然后单击OK。
非线性静态实例分析（命令或批处理方式）
你可以用下面显示的ANSYS命令替代GUI选择进行铜柱体冲击刚性壁的非线性静态实例分析。以叹号（！）开头的条目是注释。 fini /cle
/title,copper cylinder impacting a rigid wall /prep7
et,1,visco106 keyopt,1,3,1 mp,ex,1,117e9 mp,dens,1,8930 mp,nuxy,1,0.35 tb,biso,1,1,,0 tbmodif,2,1,4e8 tbmodif,3,1,1e8 tbplot,biso,1
rectng,0,0.0032,0,0.0324 lesize,2,,,20,1 lesize,1,,,4,1 mshape,0,2d mshkey,1 amesh,1 fini /solu antype,4 trnopt,full lumpm,o nlgeom,1 ic,all,uy,,-227
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ANSYS非线形分析指南 基本过程
d,all,,0,,,,uz nsel,s,loc,x,0 d,all,,0,,,,ux nsel,s,loc,y,0 d,all,,0,,,,uy allsel time,8e-5 autots,1
deltim,4.4e-7 kbc,1
outres,all,4 solve fini /post1 set,last
top_node=26
*get,deform,node,top_node ,u,y /dscale,1,1 pldisp,2
plnsol,epto,eqv fini /post26
nsol,2,top_node,u,y,displace deriv,3,2,1,,velocity,,,1 /axlab,y,velocity plvar,3 fini
其它例子 ANSYS Verification Manual, 描述了一些另外的非线性分析实例。下表显示给你一些Verification Manual 包括的非线性分析例子： VM7 管组装的塑性压缩 VM11 残余应力问题 VM24 矩形梁的塑性
VM38 受压厚壁柱体的塑性加载 VM56 内部受压的超弹性厚柱体 VM78 悬替梁中的横向剪切应力 VM80 对突然施加恒力的塑性响应 VM104 液一固相变
VM124 蓄水池中水的排出 VM126 流动流体的热传导
VM132 由于蠕变辉栓的应力消除 VM133 由于辐射感应蠕棒的运力 VM134 一端固定梁的塑性弯曲 VM146 钢盘混凝土梁的弯曲 VM165 铁性导体的载流
VM198 面内扭转实验的大应变
VM199 承受剪切变形的物体的粘弹性分析 VM200 粘弹性的叠层密封分析
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ANSYS非线形分析指南 几何非线形分析
几何非线性分析
随着位移增长，一个有限单元已移动的坐标可以以多种方式改变结构的刚度。一般来说这类问题总是是非线性的，需要进行迭代获得一个有效的解。 大应变效应
一个结构的总刚度依赖于它的组成部件（单元）的方向和单刚。当一个单元的结点经历位移后，那个单元对总体结构刚度的贡献可以以两种方式改变变。首先，如果这个单元的形状改变，它的单元刚度将改变。（看图2─1(a)）。其次，如果这个单元的取向改变，它的局部刚度转化到全局部件的变换也将改变。（看图2─1（b)）。小的变形和小的应变分析假定位移小到 足够使所得到的刚度改变无足轻重。这种刚度不变假定意味着使用基于最初几何形状的结构刚度的一次迭代足以计算出小变形分析中的位移。（什么时候使用“小”变形和应变依赖于特定分析中要求的精度等级。
相反，大应变分析说明由单元的形状和取向改变导致的刚度改变。因为刚度受位移影响，且反之亦然，所以在大应变分析中需要迭代求解来得到正确的位移。通过发出NLGEOM，ON（GUI路径Main Menu>Solution>Analysis Options)，来激活 大应变效应。这效应改变单元的形状和取向，且还随单元转动表面载荷。（集中载荷和惯性载荷保持它们最初的方向。）在大多数实体单元（包括所有的大应变和超弹性单元），以及部分的壳单元中大应变特性是可用的。在ANSYS/Linear Plus程序中大应变效应是不可用的。
图1─11 大应变和大转动
大应变处理对一个单元经历的总旋度或应变没有理论限制。（某些ANSYS单元类型将受到总应变的实际限制──参看下面。）然而，应限制应变增量以保持精度。 因此，总载荷应当被分成几个较小的步，这可以〔NSUBST，DELTIM，AUTOTS〕，通过GUI路径 Main Menu>Solution>Time/Prequent)。无论何时当系统是非保守系统，来自动实现如在模型中有塑性或摩擦，或者有多个大位移解存在，如具有突然转换现象，使用小的载荷增量具有双重重要性。
关于大应变的特殊建模讨论 应力─应变
在大应变求解中，所有应 力─应变输入和结果将依据真实应力和真实（或对数）应变。（一维时，真实应变将表求为 。 对于响应的小应变区，真实应变和工程应变基本上是一致的。）要从小工程应变转换成对数应变，使用 。要从工程应力转换成真实应力，使用 。（这种应力）转化反对不可压缩塑性应力─应变数据是有效的。）
为了得到可接受的结果，对真实应变超过50%的塑性分析，应使用大应变单元
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ANSYS非线形分析指南 几何非线形分析
（VISCO106，107及108）。 单元的形状
应该认识到在大应变分析的任何迭代中低劣的单元形状（也就是，大的纵横比，过度的顶角以及具有负面积的已扭曲单元）将是有害的。因此，你必须和注 意单元的原始形状一样注意的单元已扭曲的形状。（除了探测出具有负面积的单元外，ANSYS程序对于求解中遇到的低劣单元形状不发出任何警告，必须进行人工检查）如果已扭曲的网格是不能接受的，可以人工改变开始网格（在容限内）以产生合理的最终结果（参看图2─2）。
图2─2 在大应变分析中避免低劣单元形状的发展具有小应变的大偏移 小应变大转动
某些单元支持大的转动，但不支持大的形状改变。一种称作大挠度的大应变特性的受限形式对这类单元是适用的。在一个大挠度分析中，单元的转动可以任意地大，但是应变假定是小的。大挠度效应（没有大的形状改变）在ANSYS/Linear Plus程序中是可用的。（在ANSYS/Mechanical,以及ANSYS/Structural产品中，对于支持大应变特性的单元，大挠度效应不能独立于大应变效应被激活。）在所有梁 单元和大多数壳单元中，以及许多非线性单元中这个特性是可用的。通过打开NLGEOM，ON （GUI路径Main Menu>Solution>Anolysis Options）来激活 那些支持这一特性的单元中的大位移效应。 应力刚化
结构的面外刚度 可能严重地受那个结构中面内应力的状态的影响。面内应力和横向刚度之间的联系，通称为应力刚化，在薄的，高应力的结构中，如缆索或薄膜中，是最明显的。一个鼓面，当它绷紧时会产生垂向刚度，这是应力强化结构的一个普通的例子。尽管应力刚化理论假定单元的转动和应变是小的，在某些结构的系统中（如在图2─3（a)中），刚化应力仅可以通过进行大挠度分析得到。在其它的系统中（如图2─3(b)中），刚化应力可采用小挠度或线性理论得到。
图2─3 应力硬化梁
要在第二类系统中使用应力硬化，必须在第一个载荷步中发出SSTIF，ON（GUI路径
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