非线性有限元ANSYS(liuheng)

ANSYS非线性命令解析〔1ANSYS应用基于问题物理特性的自动求解控制方法,把各种非线性分析控制参数设置到合适的值。

如果用户对这些设置不满意,还可以手工设置。

下列命令的缺省设置已进行了优化处理：AUTOTS PRED MONITORDELTIM NROPT NEQITNSUBST TINTP SSTIFCNVTOL CUTCONTROL KBCLNSRCH OPNCONTROL EQSLVARCLEN CDWRITE LSWRITE这些命令及其设置在将在后面讨论。

参见《ANSYS Commands Reference》。

如果用户选择自己的设置而不是ANSYS的缺省设置,或希望用以前版本的ANSYS的输入列表,则可用/ SOLU 模块的SOLCONTROL ,OFF命令,或在/ BATCH 命令后用/ CONFIG ,NLCONTROL,OFF命令。

参见SOLCONTROL 命令的详细描述。

ANSYS对下面的分析激活自动求解控制单场的非线性或瞬态结构以及固体力学分析,在求解自由度为UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ 的结合时；单场的非线性或瞬态热分析,在求解自由度为TEMP时；注意-- 本章后面讨论的求解控制对话框,不能对热分析做设置。

用户必须应用标准的ANSYS求解命令或GUI来设置。

2.2 非线性静态分析步骤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过程中,添加了需要的非线形特性。

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,处理流程主要由以下主要步骤组成：建模；设置求解控制；设置附加求解控制；加载；求解；考察结果。

2.2.1 建模这一步对线性和非线性分析基本上是一样的,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,参考§4《材料非线性分析》,和§6.1《单元非线性》。

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。

01112121222y y d N d d R d M d d R ελφ⎧⎫
⎧⎫⎡⎤⎧⎫=∆+⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎢⎥
⎣⎦⎩⎭
⎩⎭⎩⎭ 改写为，
11112021222y y d N R d d d d M R d d εφλ-⎡⎤⎧⎫⎧⎫
⎧⎫=-⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎢⎥
-⎩⎭⎩⎭⎩⎭
⎣⎦ 求解过程中，可控制d φy 的值，求出相应的0d ε及荷载增量比例因子d λ。

由于ij d 与截面应变平面有关，需要迭代才能使截面补平衡力12,R R 趋近于零。

图4-9 位移控制法 在结构分析中控制指定位移增量，则P —δ曲线的下降段不难求得。

将底端固定顶端自由的柱，在柱顶端施加水平荷载，将柱的加载点处换为支座，而分析时控制该支座位移并求出该支座的反力，图4—9表示了得到的全过程分析P-δ曲线。

对于一般结构，将刚度矩阵重新排列，使得选择的控制位移排到最后，将原矩阵分块表示成以下形式，
111211121
22222K K du P R K K du P R ⎡⎤⎧⎫⎧⎫⎧⎫=∆+⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭⎩⎭⎩⎭
λ 改写方程为，
11
11121221
2222K P R K du du K P R K -⎡⎤⎧⎫⎧⎫⎧⎫
=-⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎢⎥-∆⎩⎭⎣⎦⎩⎭⎩⎭
λ 需要指出的是，改写以后的系数矩阵是不对称的，也不是带状的，求解时需要较多的存储单元。

§4.5.4 修正完善后的弧长法 1．弧长法的基本原理
仍从结构增量平衡方程：{}{}{}11i i i i K w P g --=-∆∆λ∆。

ANSYS几何非线性概述一、什么是非线性什么是非线性(non-linear)？按照百度百科的解释，非线性是指变量之间的数学关系不是直线而是曲线、曲面或不确定的属性。

而对于工程结构而言，非线性或者说非线性行为，是指外部荷载引起工程结构刚度显著改变的一种行为。

如果绘制一个非线性结构的荷载-位移曲线，则力与位移的曲线为非线性函数。

ANSYS非线性主要分为以下三大类：1、几何非线性大应变、大位移、大旋转2、材料非线性塑性、超弹性、粘弹性、蠕变3、状态改变非线性接触、单元生死其中几何非线性和材料非线性是土木工程结构计算中最为常见的两种类型。

二、结构几何非线性概念理解如果一个结构在受荷的过程经历了大变形，则变化后的几何形状能引起非线性行为。

例如，上述例子，杆梢在轻微横向作用下是柔软的，当外部横向荷载加大时，杆的几何形状发生改变,力矩臂减小，引起杆的刚化响应。

几何非线性主要分为如下三种现象：1.单元的形状改变(面积、厚度)，其单独的单元刚度也将改变2.单元的取向发生转动，其局部刚度在转化为全局分量时将会发生变化。

3.单元应变产生较大的平面内应力状态引起平面法向刚度的改变。

随着垂直挠度UY 的增加，较大的膜应力SX 将会导致刚化效应。

上述三种情况的关系如下：应力刚化三、ANSYS几何非线性注意事项1、建模注意事项 （a ）单元选择注意事项在定义单元类型时，应明白如果分析的过程中有几何非线性，应确保所选单元类型支持相应的几何非线性效应。

例如shell63单元支持应力刚化和大挠度，但不支持大应变；而shell181则支持所有的三类几何非线性，可在单元描述的特殊特征列表中找到类似信息。

特别是在选择接触单元的时候应慎重，有的接触单元是没有任何非线性能力，例如CONTAC52.同时应注意剪切锁定以及体积锁定等不可压缩性所带来的收敛困难。

（b ）预见网格扭曲ANSYS 在第一迭代之前，会检查网格的质量；在大应变分析中，迭代计算过后的网格或许会变得严重扭曲，为防止出现不良形状，可以预见网格扭曲从而修改原始网格。

4.1 材料非线性概述许多与材料有关的参数可以使结构刚度在分析期间改变。

塑性、非线性弹性、超弹性材料、混凝土材料的非线性应力—应变关系，可以使结构刚度在不同载荷水平下（以及在不同温度下）改变.蠕变、粘塑性和粘弹性可以引起与时间、率、温度和应力相关的非线性.膨胀可以引起作为温度、时间、中子流水平(或其他类似量)函数的应变.ANSYS程序应可以考虑多种材料非线性特性:1．率不相关塑性指材料中产生的不可恢复的即时应变。

2．率相关塑性也可称之为粘塑性,材料的塑性应变大小将是加载速度与时间的函数。

3．材料的蠕变行为也是率相关的，产生随时间变化的不可恢复应变，但蠕变的时间尺度要比率相关塑性大的多。

4．非线性弹性允许材料的非线性应力应变关系，但应变是可以恢复的。

5．超弹性材料应力应变关系由一个应变能密度势函数定义，用于模拟橡胶、泡沫类材料，变形是可以恢复的。

6．粘弹性是一种率相关的材料特性,这种材料应变中包含了弹性应变和粘性应变。

7．混凝土材料具有模拟断裂和压碎的能力.8．膨胀是指材料在中子流作用下的体积扩大效应。

4。

2 塑性分析4。

2。

1 塑性理论简介许多常用的工程材料，在应力水平低于比例极限时，应力—应变关系为线性的。

超过这一极限后,应力—应变关系变成非线性，但却不一定是非弹性的。

以不可恢复的应变为特征的塑性，则在应力超过屈服点后开始出现。

由于屈服极限与比例极限相差很小,ANSYS程序在塑性分析中，假设这二个点相同,见图4—1。

图4—1 弹塑性应力—应变曲线塑性是一种非保守的（不可逆的），与路径相关的现象.换句话说，荷载施加的顺序,以及什么时候发生塑性响应，影响最终求解结果。

如果用户预计在分析中会出现塑性响应，则应把荷载处理成一系列的小增量荷载步或时间步,以使模型尽可能附合荷载—响应路径。

最大塑性应变是在输出（Jobname.OUT）文件的子步信息中打印的。

在一个子步中,如果执行了大量的平衡迭代，或得到大于15%的塑性应变增量，则塑性将激活自动时间步选项［AUTOTS］（GUI:Main Menu>Solution〉Sol”n Control：Basic Tab 或Main Menu〉Solution〉Unabridged Menu> Time /Frequenc>Time and Substps).如果取了太大的时间步，则程序将二分时间步，并重新求解。

第四章非线性有限元方程的解法结构分析问题转化为代数方程组，线性静力问题化为线性代数方程组，非线性静力问题化为非线性方程组。

线性代数方程组的解法有高斯消去法、三角分解法、非线性问题多种多样，但计算方法大同小异，无论材料非线性问题还是几何非线性问题，经过离散后，都归结为解一个非线性方程组。

本章以截面非线性分析为例，说明如何求解非线性方程问题。

对于应力-应变关系为线性关系的问题，截面（单元）刚度是常量。

当混凝土、钢筋材料的应Dδ。

力-应变关系为非线性时，截面（单元）刚度矩阵不是常数，而与截面应变平面值有关，记为()δδ-=。

求解非线性问题的方法可分为3类：此时，截面平衡方程是非线性方程组：[]{}{}()0D P增量法（显式求解）、迭代法（隐式求解法或全量迭代法）、混合法（增量迭代法）。

§4.1 非线性方程组求解的增量法基本思路：分段线性化，将荷载分成很多小步，逐步施加。

增量法也称为显式求解法。

增量法将荷载分成若干增量，每次施加一个荷载增量；假设每一个荷载增量段内（截面或结构）刚度矩阵是常量（线性的）；在不同荷载增量段内（截面或结构）刚度可以变化，与当时应力-应变关系（或位移状态）相对应。

增量法实质上是用一系列线性解去逼近非线性问题，即用分段线性折线替代非线性曲线。

增量法把荷载划分成许多荷载增量，增量的值可以相等，也可以不等。

具体操作方法：压弯构件截面平衡方程的增量矩阵表达式，110000012200311AA A S S I A S d d d d C 2C S J J I S J d d d d A A n nsi si i i i s nnsi isi i i i y N E M yy εφεφεεεεφεφφφφ====⎡⎤⎢⎥++⎡⎤⎡⎤⎧⎫⎧⎫⎧⎫⎧⎫++=⎢⎥⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎢⎥++⎣⎦⎩⎭⎩⎭⎩⎭⎩⎭⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑∑∑∑或[]{}{}()d d t D P δδ=或 011122122d d d d t t y y t t N dd M d d εφ⎧⎫⎧⎫⎡⎤=⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭⎩⎭ 式中，{}[]T0d d d δεφ=——截面增量应变平面；{}[]Td d d P N M =——截面力增量；[]()t D δ—刚度矩阵，弹性结构=常量，非线性问题是变量，随截面应变平面的变化而变化。

ANSYS求解非线性问题牛顿一拉森方法ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。

然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程表示。

需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。

逐步递增载荷和平衡迭代一种近似的非线性救求解是将载荷分成一系列的载荷增量。

可以在几个载荷步内或者在一个载步的几个子步内施加载荷增量。

在每一个增量的求解完成后，继续进行下一个载荷增量之前程序调整刚度矩阵以反映结构刚度的非线性变化。

遗憾的是，纯粹的增量近似不可避免地随着每一个载荷增量积累误差，导种结果最终失去平衡，如图1所示所示。

（a）纯粹增量式解（b）全牛顿－拉普森迭代求解图1 纯粹增量近似与牛顿－拉普森近似的关系ANSYS程序通过使用牛顿－拉普森平衡迭代克服了这种困难，它迫使在每一个载荷增量的末端解达到平衡收敛（在某个容限范围内）。

图1（b）描述了在单自由度非线性分析中牛顿－拉普森平衡迭代的使用。

在每次求解前，NR方法估算出残差矢量，这个矢量是回复力（对应于单元应力的载荷）和所加载荷的差值。

程序然后使用非平衡载荷进行线性求解，且核查收敛性。

如果不满足收敛准则，重新估算非平衡载荷，修改刚度矩阵，获得新解。

持续这种迭代过程直到问题收敛。

ANSYS程序提供了一系列命令来增强问题的收敛性，如自适应下降，线性搜索，自动载荷步，及二分等，可被激活来加强问题的收敛性，如果不能得到收敛，那么程序或者继续计算下一个载荷前或者终止（依据你的指示）。

对某些物理意义上不稳定系统的非线性静态分析，如果你仅仅使用NR方法，正切刚度矩阵可能变为降秩短阵，导致严重的收敛问题。

这样的情况包括独立实体从固定表面分离的静态接触分析，结构或者完全崩溃或者“突然变成”另一个稳定形状的非线性弯曲问题。

对这样的情况，你可以激活另外一种迭代方法，弧长方法，来帮助稳定求解。

弧长方法导致NR平衡迭代沿一段弧收敛，从而即使当正切刚度矩阵的倾斜为零或负值时，也往往阻止发散。

ANSYS结构⾮线性分析指南（⼀⾄三章）ANSYS结构⾮线性分析指南(⼀到三章)屈服准则概念：1.理想弹性材料物体发⽣弹性变形时，应⼒与应变完全成线性关系，并可假定它从弹性变形过渡到塑性变形是突然的。

2.理想塑性材料（⼜称全塑性材料）材料发⽣塑性变形时不产⽣硬化的材料，这种材料在进⼊塑性状态之后，应⼒不再增加，也即在中性载荷时即可连续产⽣塑性变形。

3.弹塑性材料在研究材料塑性变形时，需要考虑塑性变形之前的弹性变形的材料这⾥可分两种情况：Ⅰ.理想弹塑性材料在塑性变形时，需要考虑塑性变形之前的弹性变形，⽽不考虑硬化的材料，也即材料进⼊塑性状态后，应⼒不再增加可连续产⽣塑性变形。

Ⅱ.弹塑性硬化材料在塑性变形时，既要考虑塑性变形之前的弹性变形，⼜要考虑加⼯硬化的材料，这种材料在进⼊塑性状态后，如应⼒保持不变，则不能进⼀步变形。

只有在应⼒不断增加，也即在加载条件下才能连续产⽣塑性变形。

4.刚塑性材料在研究塑性变形时不考虑塑性变形之前的弹性变形。

这⼜可分两种情况：Ⅰ.理想刚塑性材料在研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，⼜不考虑变形过程中的加⼯硬化的材料。

Ⅱ.刚塑性硬化材料在研究塑性变形时，不考虑塑性变形之前的弹性变形，但需要考虑变形过程中的加⼯硬化材料。

屈服准则的条件：1.受⼒物体内质点处于单向应⼒状态时，只要单向应⼒⼤到材料的屈服点时，则该质点开始由弹性状态进⼊塑性状态，即处于屈服。

2.受⼒物体内质点处于多向应⼒状态时，必须同时考虑所有的应⼒分量。

在⼀定的变形条件（变形温度、变形速度等）下，只有当各应⼒分量之间符合⼀定关系时，质点才开始进⼊塑性状态，这种关系称为屈服准则，也称塑性条件。

它是描述受⼒物体中不同应⼒状态下的质点进⼊塑性状态并使塑性变形继续进⾏所必须遵守的⼒学条件，这种⼒学条件⼀般可表⽰为f（σi j）＝C⼜称为屈服函数，式中C是与材料性质有关⽽与应⼒状态⽆关的常数，可通过试验求得。

屈服准则是求解塑性成形问题必要的补充⽅程。

图4-10 分离式单元 5.2.2 整体式整体式假定钢筋与混凝土之间粘结很好，无相对滑移，将钢筋、混凝土折算成一种材料，或综合计算钢筋混凝土结构的本构关系，再计算单元刚度。

本构矩阵： [][][]s c D D D +=单元平衡方程：{}[][][]{}[]{}ee eK dv B D B F δδ==⎰T 单元刚度： [][][][]dv s c e ⎰+=B D D B K T混凝土本构矩阵：[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++-+--+-+--+-+-+-=)1(20)1(200)1(2000)21)(1()1(000)21)(1()21)(1()1(000)21)(1()21)(1()21)(1()1(υυυυυυυυυυυυυυυυυυυυυc c c c c c c c c c E E E E E E E E E D钢筋的本构矩阵：[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=zsysxssEEEDρρρ式中，zyxρρρ,,—分别为沿x,y,z方向的配筋率。

特点：单元划分少，计算量小，适用于复杂配筋情况，实际工程多采用该模型。

缺点是无法分析研究钢筋与混凝土间的相互作用机理。

5.2.3 组合式组合式不考虑钢筋混凝土之间的相对滑移。

分别计算钢筋、混凝土对单元刚度的贡献，建立复合单元。

1．分层组合式单元构件纵向划分单元、再将单元沿横截面高度划分成混凝土条带和钢筋条带，假定条带上应力均匀分布。

分别计算单元混凝土和钢筋的刚度，然后求和。

图4-11 分层组合式单元2．带钢筋的四边形组合单元设任意四边形单元中包含1根钢筋，混凝土采用四边形单元，钢筋用杆单元，分别求出钢筋、混凝土对单元刚度的贡献。

四边形单元刚度：[][][]sce KKK+=（1）混凝土混凝土的单元结点位移：{}{}T e v u v u v u v u 44332211=δ 混凝土的单元结点力： {}{}T eY X Y X Y X Y X F 44332211=单元结点力与结点位移关系：{}[]{}ec eK F δ=四边形混凝土单元刚度矩阵： ⎰⎰--=1111d d ]][[][][ηξJ B D B t K Tc （2）钢筋 钢筋杆的刚度：钢筋两端A,B 的结点力和结点位移，{}[]T b b a a s Y X Y X F = {}[]T b b a a s v u v u =δ结点力和结点位移的关系，{}[]{}s s s F δK =钢筋杆局部与四边形节点的关系：钢筋两端点a,b 的位移与单元结点位移的关系，钢筋两端点a,b 的位移与两端点力的关系：{}[]{}δs eK F = 钢筋两端点a,b 的力与单元结点力的关系，{}[]{}s TeF R F =钢筋单元结点力与结点位移关系：{}[][][]{}[]{}es es TeK R K R F δδ==图4-12 带钢筋的任意四边形单元特点：单元数量少，单元刚度计算麻烦，无法揭示钢筋与混凝土间相互作用的细观机理。

ANSYS结构非线性分析指南ANSYS是一款非常强大的有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域的结构分析。

在常规的结构分析中，通常会涉及到线性分析，但一些情况下，结构出现了非线性行为，这时就需要进行非线性分析。

非线性分析可以更准确地模拟结构的真实行为，包括材料的非线性、几何的非线性和接触非线性等。

在进行ANSYS结构非线性分析时，需要考虑以下几个方面：1.材料的非线性：在材料的应力-应变关系中，材料的性质可能会发生变化，如塑性变形、损伤、软化等。

因此在非线性分析中，需要考虑材料的非线性特性，并正确选取材料模型。

2.几何的非线性：在一些情况下，结构本身的几何形态可能会发生较大变化，如大变形、屈曲等。

这需要考虑结构的几何非线性，并在分析中充分考虑结构的形变情况。

3.接触非线性：当结构中存在接触面时，接触面之间的接触力可能是非线性的，如摩擦力、法向压力等。

在进行非线性分析时，需要考虑接触面上的非线性行为，确保接触的可靠性。

在进行ANSYS结构非线性分析时，可以按照以下步骤进行：1.建立模型：首先需要根据实际情况建立结构的有限元模型，包括几何形状、边界条件和加载条件等。

在建立模型时，需要考虑到结构的材料、几何和接触情况，并进行合理的网格划分。

2.设置分析类型：在ANSYS中，可以选择静力分析、动力分析等不同的分析类型。

在进行非线性分析时，需要选择适合的非线性分析模块，并设置相应的参数。

3.设置材料模型：根据结构的材料特性，选择合适的材料模型，如弹塑性模型、本构模型等。

根据实际情况，设置材料的材料参数，确保材料的非线性行为能够得到准确的描述。

4.设置几何非线性：考虑结构的几何非线性时，需要选择合适的几何非线性选项，并设置合适的几何参数。

在进行大变形分析时，需要选择几何非线性选项，确保结构的形变情况能够得到准确的描述。

5.设置接触非线性：当结构存在接触面时，需要考虑接触面上的非线性行为。

在ANSYS中，可以设置接触类型、摩擦系数等参数，确保接触的可靠性。

ansys 非线性分析原理ANSYS中的非线性分析是指通过考虑材料的非线性行为、几何非线性和边界条件的非线性等因素，对结构进行分析和计算。

非线性分析的原理主要包括以下几个方面。

1. 材料的非线性行为：考虑到材料在受载作用下的非线性行为，一般采用弹塑性分析方法。

弹塑性材料在受力时会出现应力-应变曲线的非线性特征，这需要使用合适的本构模型来描述。

ANSYS中常用的本构模型有弹塑性模型、弹性模型等，根据问题的实际情况选择适当的本构模型进行分析。

2. 几何的非线性效应：当结构在受载作用下出现较大的变形时，就需要考虑几何非线性效应。

一般情况下，当结构的变形较小时可以忽略几何非线性，反之则需要进行几何非线性分析。

几何非线性的分析可通过使用大变形理论来描述结构的非线性变形，并进行相应的计算。

3. 边界条件的非线性效应：非线性分析还需要考虑边界条件的非线性效应。

在实际工程中，边界条件往往是随着结构的变形而变化的，如约束条件的变化、边界载荷的变化等。

这些非线性边界条件会对结构的响应产生影响，因此需要将其考虑在内进行非线性分析。

在ANSYS中进行非线性分析时，通常需要进行以下步骤：1. 定义材料的本构模型：选择合适的弹塑性模型或弹性模型，并设置相应的参数。

2. 构建几何模型：根据实际工程要求，构建结构的几何模型，并对其进行离散化，即将结构分割成有限元网格。

3. 施加边界条件和载荷：根据实际工况，为结构施加边界条件和载荷。

4. 求解非线性方程组：通过非线性方程的迭代求解方法，求解得到结构的非线性响应。

5. 分析结果的后处理：对求解得到的结果进行分析和后处理，获取所需的工程参数和信息。

总之，非线性分析在ANSYS中是通过考虑材料的非线性行为、几何的非线性效应和边界条件的非线性效应等因素，对结构进行全面分析和计算的方法。

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。

ANSYS 非线性分析指南(1) 基本过程第一章结构静力分析1. 1 结构分析概述结构分析的定义：结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。

结构这个术语是一个广义的概念，它包括土木工程结构，如桥梁和建筑物；汽车结构，如车身、骨架；海洋结构，如船舶结构；航空结构，如飞机机身、机翼等，同时还包括机械零部件，如活塞传动轴等等。

在ANSYS 产品家族中有七种结构分析的类型，结构分析中计算得出的基本未知量- 节点自由度，是位移；其他的一些未知量，如应变、应力和反力，可通过节点位移导出。

七种结构分析的类型分别是：a. 静力分析- 用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。

静力分析包括线性和非线性分析。

而非线性分析涉及塑性、应力刚化、大变形、大应变、超弹性、接触面和蠕变，等。

b. 模态分析- 用于计算结构的固有频率和模态。

c. 谐波分析- 用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。

d. 瞬态动力分析- 用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可计及上述提到的静力分析中所有的非线性性质。

e. 谱分析- 是模态分析的应用拓广，用于计算由于响应谱或PSD 输入随机振动引起的应力和应变。

f. 屈曲分析- 用于计算屈曲载荷和确定屈曲模态，ANSYS 可进行线性特征值和非线性屈曲分析。

g. 显式动力分析- ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。

除了前面提到的七种分析类型，还有如下特殊的分析应用：? 断裂力学? 复合材料? 疲劳分析? p-Method结构分析所用的单元：绝大多数的ANSYS 单元类型可用于结构分析。

单元类型从简单的杆单元和梁单元一直到较为复杂的层合壳单元和大应变实体单元1.2 结构线性静力分析静力分析的定义：静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的响应。

它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷的情况。

可是静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响，如重力和离心力；以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷，如通常在许多建筑规范中所定义的等价静力风载和地震载荷。

ANSYS结构⾮线性分析指南_第六章第六章单元⾮线性与单元死活6.1 单元⾮线性单元⾮线性指的是ANSYS中的⼀些特殊⾮线性单元在状态改变时表现出的刚度突变的⾏为。

例如，当缆索松弛的时候，它的总体刚度会突变为零，当分离的物体接触时，它们的整体刚度会急剧变化。

这些以及其它⼀些状态相关的刚度变化可以⽤⾮线性单元（如下所列）、单元死活选项（见§6.2）或修改材料特性（MPCHG）来模拟。

下⾯列出了ANSYS中的⾮线性单元，其中有些单元只可在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structure产品中使⽤。

关于⾮线性单元的详细说明参见《ANSYS Element Reference》。

COMBIN7COMBIN14COMBIN37COMBIN39COMBIN40CONTAC12 and CONTAC52CONTAC26CONTAC48 and CONTAC49TARGE169, TARGE170, CONTA171, CONTA172, CONTA173, and CONTA174LINK10SHELL41SOLID656.2 单元死活6.2.1 单元死活的定义当系统中添加（或删除）材料时，在模型中某些单元可能变为“存在”（或不存在）。

在此情况下，我们可以使⽤单元的死活选项来使单元死或活。

单元的这种死活特性在许多分析中是⼗分有⽤的，例如采矿、开挖隧道、建桥系列装配等等。

只有在产品ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical 和ANSYS/Structural中，我们才能使⽤单元的这种死活选项。

在有些情况下，单元的死活状态依赖于ANSYS程序的计算结果量，例如温度、应⼒、应变等等。

我们可以使⽤命令ETABLE 和ESEL来定义所选单元的些结果量和改变这些单元的状态（熔化、凝固、断裂）。

此过程对于模拟相变的影响、失效⾯的传播和其它与分析结果有关的单元状态变化是有⽤的（例如：在焊接过程中，当熔化的材料凝固时，相应单元应被激活）。