ANSYS标准有限元分析过程

– 因此，非线性材料应力－应变关系是非线 性的。
应力
屈服点
应变
..
材料极限
塑性应变
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பைடு நூலகம்
应变
B-10
线性 / 非线性分析(续)
• 材料非线性(续)
– 实际当中，没有那种材料的应力 － 应变关系是完全遵循线性关系的，线
模型都是相对独立的。
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B-5
6.1.4 线性 / 非线性分析
“我的物理系统是在线性还是非线性状态下工作？线性求解能满足我的需要吗 ？如果不能，必须考虑哪种非线性特性？” 许多情况和物理现象都要求进行非 线性计算。
性假设只不过是一种近似处理。对于大多数工程材料而言，在外载荷不足 使结构破坏情况下，这种近似是非常好的，能较好地确定设计中的许可应 力或应力限值。 – ANSYS规定的非线性材料特性：
. 塑性 — 永久的，不随时间变化的变形 . 蠕变 — 永久的，随时间变化的变形 . 非线性弹性 . 粘弹 — 类似玻璃的材料 . 超弹 — 类似于橡胶的材料
分析目的直接决定分析近似模型的确定。分析目的，就是这样一个问题的 答案：“利用FEA我想研究结构哪些方面的情况？”
结构分析:
准则
.要想得到极高精度的应力结果，必须保证影响精度的任何结构部位有理想
的单元网格，不对几何形状进行细节上的简化。应力收敛应当得到保证，
而任何位置所作的任何简化都可能引起明显误差。
.施加热、高温或存在温度变化 .恒定的磁场或磁场 .电流（直流或交流）
.气（液）体的运动，或受限制的气体/液体
.以上各种情况的耦合
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B-3
6.1.3
分析类型
•
• • •
单位制
材料特性 载荷 求解器
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B-2
6.1.2
确定合适的分析学科领域
.实体运动，承受压力，或实体间存在接触
准则
结构 热 磁 电 流体 耦合场
F
(a) 订书钉 u
F t0 t1 t2 t3
(b) 木制书架 F
u
b1 (c) 气动带
b2 u
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B-6
线性 / 非线性分析(续)
非线性最大的特性就是变结构刚度。它由多种原因引起的，其中主 要有以下三个方面的因素：
1. 几何非线性
2. 材料非线性
3. 不断变化的工作状态造成的非线性
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B-7
线性 / 非线性分析(续)
.几何非线性
准则
—大变形/大转角―当结构位移相对于结构最小尺寸显得较大时，该因素不可 忽略。如，钩鱼杆前稍承受较小的横向载荷时，会产生很大的弯曲变形。随 着载荷增加，钩鱼杆的变形增大而使弯矩的力臂减小，结构刚度增加。
第六章: ANSYS标准有限元分析过程
6.1制定ANSYS有限元分析方案及其策略
制订得分析方案好坏直接影响分析的精度和成本（人耗工时，
计算机资源等），但通常情况下精度和成本是相互冲突，特别是
分析较大规模和具有切割边界的模型时更为明显。一个糟糕的分 析方案可能导致分析资源紧张和分析方式受得限制。
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B-9
线性 / 非线性分析(续)
应力
• 材料非线性
– 线弹性是基于材料的应力和应变关系是常 数关系的假设―“弹性模量”或“杨氏模 量”为常数。
弹性模量 (EX)
FTIP A B
B
A uTIP
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B-8
线性 / 非线性分析(续)
.几何非线性(续)
应力刚化 (也称作几何或微分刚化 ) — 如果一个方向的应力明
显引起其他方向的刚度时，这个效应十分重要。 受拉缆绳或薄膜 ，或者旋转结构都是典型的例子。ANSYS只要作简单设置就能将几 何非线性考虑进来，并建议完全不考虑几何非线性时也最好打开 应力刚化开关。
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B-1
6.1.1 制定ANSYS有限元分析方案应考虑的因素
制订分析方案是很重要的。一般考虑下列问题：
. . . . . .
分析领域
• • •
奇异 单元类型 网格密度
分析类型
线性/非线性问题 静力/动力问题 分析细节的考虑 几何模型对称性
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.在忽略细节的情况下，使用相对较粗糙的单元网格计算转角和法向应力。 .复杂的模型要求具有较好的均匀单元网格，并允许忽略细节因素。
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B-4
分析类型(续)
模态分析:
.简单模态振型和频率可以忽略细节因素而使用相对较粗糙的单元网格进行分
析计算。
热分析：
.温度分布梯度变化不大时可以忽略细节，划分均匀且相对稀疏的单元网格。 .当温度场梯度较大时，在梯度较大的方向划分细密的单元网格。梯度越大，
单元划分就越细密。
.利用一个能同时模拟两个物理场的模型求解温度和热耗散应力，但热和应力