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Workbench蠕变分析
1.问题描述：一方形实体，尺寸为5mX1mX1m，在200MPa压力，温度分别为20℃、100℃、500℃下蠕变分析。
边界条件如下图所示。
2.新建static structure模块，如图所示，分别对应20℃、100℃、500℃。
3.双击Engineering Data，定义材料蠕变特性，本示例使用Time Hardening模型（关于蠕变的模型选择请自行补脑）。
4.关闭Engineering Data,进入到Mechnical Systems，划分网格，施加边界条件。
5.对于A5、B5、C5温度分别为22℃、100℃、500℃。
6.对A5模块定义载荷步，分两次加载（示例仅计算9秒的蠕变）.载荷步详细见下图。
7.同样的，对B5、C5做相同的载荷步设置。
并进行求解。
完成后如下图所示。
上图图中显示的是22℃下的蠕变。
在200MPa载荷下，变形为2.5E-3m（第一个载荷步的结果，时间点为1秒），保持载荷不变，持续9秒，变形达到0.034m（第二个载荷步，时间点为10s）。
100℃、500℃的蠕变如下图所示
100℃
500℃
PS：本例重在分享Workbench中进行蠕变分析的过程，请忽略其结果的合理性。
By问道真人
2015/11/27。
ANSYS树形结构的材料模型库(第一级第二级第三级第四级第五级)(一)Linear：材料的线性行为（1）Elastic：弹性性能参数1， Isotropic：各向同性弹性性能参数 ,2，Orthtropic：正交各向异性弹性性能参数,3， Anisotropic：各向异性弹性性能参数（二）Nonlinear：材料的非线性行为（1）Elastic：非线性的弹性模型1， Hyperelastic：超弹材料模型（包含多个模型）（1） Curve Fitting：通过材料实验数据拟合获取材料模型（2）Mooney-Rivilin：Mooney-Rivilin模型（包含 2 、3、 5 与 9 参数模型）（3） Ogden：Ogden模型（包含1～5 项参数模型与通用模型）（4）Neo-Hookean：Neo-Hookean(胡克)模型（5）Polynomial Form：Polynomial Form（多项式）模型（包含 1～5 项参数模型与通用模型）（6）Arruda-Boyce：Arruda-Boyce：模型（7） Gent：Gent模型（8） Yeoh：Yeoh模型（9） Blatz-Ko(Foam)：Blatz-Ko （泡沫）模型（10）Ogden(Foam) Ogden：（泡沫）模型（11） Mooney-Rivlin(TB,MOON)：Mooney-Rivlin(TB,MOON) 模型, 2， Multilinear Elastic：多线性弹性模型（2） Inelastic：非线性的非弹性模型1， Rate Independent：率不相关材料模型( 1) Isotropic Hardening Plasticity：各向等向强化率不相关塑性模型1, Mises Plasticity：各向等向强化的 Mises 率不相关塑性模型Bilinear：双线性模型Multilinear：多线性模型Nonlinear：非线性模型2 ,Hill Plasticity：各向等向强化的 Hill 率不相关塑性模型Bilinear：双线性模型Multilinear：多线性模型Nonlinear：非线性模型( 2 )Generalized Anisotropic Hill Potenial：广义各向异性 Hill 势能率不相关模型(3)Kinematic Hardening Plasticity：随动强化率不相关塑性模型1,Mises Plasticity：随动强化的Mises率不相关塑性模型Bilinear：双线性模型Multilinear(Fixed table)：多线性模型Nonlinear(General) ：非线性模型Chaboche Chaboche：模型2, Hill Plasticity：随动强化的 Hill 率不相关塑性模型Bil inea：双线性模型Mult ilinear(Fixed table)：多线性模型Nonl inear(General)：非线性模型Chabo che Chaboche：模型(4)Combined Kinematic and Isotropic Hardening Plasticity：随动强化塑性与各向等向强化的率不相关塑性混合模型1,Mises Plasticity：等向强化的 Mises 率不相关塑性模型Chaboche and Bilinear Isotropic：Chaboche模型与双线性等向强化混合模型Chaboche and Multilinear Isotropic：Chaboche模型与多线性等向强化混合模型Chaboche and Nonlinear Isotropic：Chaboche模型与非线性等向强化混合模型2,Hill Plasticity：各向等向强化的 Hill 率不相关塑性模型Chaboche and Bilinear Isotropic：Chaboche模型与双线性等向强化混合模型Chaboche and Multilinear Isotropic：Chaboche模型与多线性等向强化混合模型Chaboche and Nonlinear Isotropic：Chaboche模型与非线性等向强化混合模型2 , Rate dependent：率相关材料模型(1) Visco-plasticity：粘塑模型1, Isotropic Hardening Plasticity：等向强化率相关塑性模型Mises Plasticity：等向强化的 Mises 率相关塑性模型Bi linear：双线性模型Mu ltilinear：多线性模型nlinear：非线性模型Hill Plasticity：等向强化的 Hill 率相关塑性模型Bi linear：双线性模型Mu ltilinear：多线性模型No nlinear：非线性模型2, Anand’Model：Anand 模型(2) Creep蠕变/徐变模型1, Creep only：蠕变模型(1) Mises Potential：Mises 势蠕变模型1, Explicit：Mises 势显式蠕变模型2, Implicit：Mises 势隐式蠕变模型Strain Harding(Primary)2: Time Harding(Primary)3: Generalized Exponential(Primary)4: Generalized Graham(Primary)5: Generalized Blackburn(Primary)6: Modified Time Harding(Primary)7: Modified Strain Harding(Primary)8: Generalized Garofalo(Secondary)9: Exponential Foam(Secondary)10: Norton(Secondary)Harding(Primary+Secondary)12: Rational polynomial(Primary+Secondary)(2) Hill potential：Hill 塑性蠕变模型Implicit：Hill 塑性隐式蠕变模型（略，包含 Creep only>Mises Potential> Implicit 相同模型）2, With Isotropic Hardening Plasticity：等向强化塑性蠕变模型(1) With Mises Plasticity：Mises 等向强化塑性蠕变模型1, Bilinear：双线性蠕变模型Explicit：Mises 等向强化塑性的双线性显式蠕变模型Implicit：Mises 等向强化塑性的双线性隐式蠕变模型（略，包含Creep only>Mises Potential> Implicit相同模型）2, Multilinear：多线性蠕变模型Explicit Mises：等向强化塑性的多线性显式蠕变模型Implicit Mises：等向强化塑性的多线性隐式蠕变模型（略，包含Creep only>Mises Potential> Implicit相同模型）3,Nonlinear：非线性蠕变模型Explicit Mises：等向强化塑性的非线性显式蠕变模型Implicit Mises：等向强化塑性的非线性隐式蠕变模型（略，包含 Creep only>Mises Potential> Implicit相同模型）(2) With Hill Plasticity：Hill 等向强化塑性蠕变模型1, Bilinear：双线性蠕变模型Explicit：双线性显式蠕变模型Implicit：双线性隐式蠕变模型（略，包含Creep only>Mises Potential> Implicit 相同模型）2, Multilinear：多线性蠕变模型Explicit：多线性显式蠕变模型Implicit：多线性隐式蠕变模型（略，包含Creep only>Mises Potential> Implicit 相同模型）3, Nonlinear：非线性蠕变模型Explicit：非线性显式蠕变模型Implicit：非线性隐式蠕变模型（略，包含Creep only>Mises Potential> Implicit 相同模型）3, With Kinematic Hardening Plasticity：随动强化塑性蠕变模型(1) With Mises Plasticity：Mises 随动强化塑性蠕变模型1, Bilinear：双线性蠕变模型1, Implicit Mises：随动强化塑性的双线性隐式蠕变模型（略，包含 Creep only>Mises Potential> Implicit相同模型）(2) With Hill Plasticity：Hill 随动强化塑性蠕变模型1, Bilinear：双线性蠕变模型1, Implicit 双线性隐式蠕变模型（略，包含Creep only>Mises Potential> Implicit 相同模型）4, With Swelling：融涨模型Explicit：显式融涨模型3, Non-metal Plasticity：非金属塑性模型Concrete：混凝土模型Drucker-Prager：D-P 模型Failure Criteria：复合材料失效模型 Gasket：垫片材料模型General Parameters：广义参数模型Compression：压缩模型Linear Unloading：线性卸载模型Nonlinear Unloading：非线性卸载模型 4, Cast-Iron：铸铁材料模型Plasticity Poisson’s Ratio：广义参数模型Uniaxial Compression：单轴压缩模型Uniaxial Tension：单轴拉伸模型5, Shape Memory Alloy形状记忆合金(3) Viscoelastic：非线性的粘弹模型Curve FittingMaxwell：Maxwell 模型(麦克斯韦)Prony：Prony 模型（普罗尼）Shear Response：剪切响应模型Volumetric Response：体积响应模型Shift Function：转换函数模型（三）Density：材料的密度（五）Thermal Expansion Coef：材料的热膨胀系数 Isotropic：各向同性材料的热膨胀系数 Orthtropic：正交各向异性材料的热膨胀系数（六）Damping：材料的阻尼（七）Friction Coefficient：材料的摩擦系数User Material Options：用户自定义材料模型。
图1 蠕变屈曲变形-时间的特征基于ANSYS的蠕变屈曲工程评定方法与实例唐艳芳（上海时鉴工程技术有限公司， 上海 201203）[摘 要] 随着石油化工和核电工业的快速发展，越来越多的工业装置在高温下运行。
当设备或部件因压力或重力等载荷产生压缩应力时，就有可能发生蠕变屈曲。
本文介绍了ASME III-NH规范中关于蠕变屈曲的相关概念、评定方法、评定原理，同时用一个工程实例说明基于通用有限元软件进行蠕变屈曲的校核过程和实施步骤，为工程中防止蠕变屈曲失效提供了参考方案。
[关键词] 压力容器；高温；蠕变屈曲；ANSYS；实例作者简介：唐艳芳（1985—），女，江西南昌人，硕士研究生，中级工程师，从事压力容器分析及设计工作。
压力容器广泛应用于石化化工、核电等行业，如外压容器、夹套容器的内层、大型储罐球罐、核电站球形安全壳等结构，大多为薄膜结构，在承受压缩载荷的情况下极易发生屈曲失效。
随着压力容器的大型化、轻量化以及操作条件的复杂化，高温下的蠕变屈曲问题日益凸显。
本文基于ASME III-NH 分卷[1]，阐述了蠕变屈曲的相关概念和原理、蠕变屈曲的类型、评定方法及评定原理，结合NB 分卷[2]介绍了与时间无关屈曲和与时间有关屈曲两种设计方法的不同之处。
同时，以某工程项目中的支承圆筒为例，展示了基于通用有限元软件ANSYS Workbench 实施蠕变屈曲计算、分析与评定的过程，为工程中蠕变屈曲的校核提供了较全面的参考。
1 屈曲的类型结构的屈曲或失稳一般需要考虑两种类型，一种是弹性或弹塑性屈曲，另一种是蠕变屈曲。
弹性或弹塑性屈曲可能在寿命期内的任意时间瞬间发生，只取决于几何结构和在时间上的短时材料响应，一般与时间无关。
蠕变屈曲可能是因为初始缺陷随时间得到增强从而导致几何失去稳定，这种失效与时间有关，甚至当载荷恒定时也有可能发生。
由于蠕变应变随时间进行累积，发生蠕变屈曲时的载荷要小于发生弹性和弹塑性屈曲的载荷。
ANSYS结构非线性分析相应步骤及命令流屈服准则概念：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）＝Cf（σij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。
1.1 什么是结构非线性在日常生活中，经常会遇到结构非线性。
.2.2.8.1 自动时间步ANSYS的自动求解控制打开自动时间步长[ AUTOTS ，ON]。
这一选项允许程序确定子步间载荷增量的大小和决定在求解期间是增加还是减小时间步(子步)长。
在一个时间步的求解完成后，下一个时间步长的大小基于四种因素预计：在最近过去的时间步中使用的平衡迭代的数目(更多次的迭代成为时间步长减小的原因)；对非线性单元状态改变预测(当状态改变临近时减小时间步长)；塑性应变增加的大小；蠕变增加的大小。
2.2.2.8.2 收敛准则程序将连续进行平衡迭代直到满足收敛准则[ CNVTOL ](或者直到达到允许的平衡迭代的最大次数〔NEQIT 〕。
如果缺省的收敛准则不满意，可以自己定义收敛准则。
ANSYS的自动求解控制应用等于0.5%的力(或力矩)的L2-范数容限(TOLER)，这对于大部分情况合适。
在大多数情况下，除了进行力范数的检查外，还进行TOLER等于5%的位移L2-范数的检查。
缺省时，程序将通过比较不平衡力的平方和的平方根（SRSS）与V ALUE×TOLER的值来检查力(在包括转动自由度时，还有力矩)的收敛。
V ALUE 的缺省值是所加载荷(或在施加位移时，Netwton-Raphson回复力)的SRSS，或MINREF (其缺省为0.001)，取较大者。
如果SOLCONTROL ，OFF，则对于力的收敛，TOLER 的缺省值是0.001，而MINREF 的缺省为1.0。
用户应当几乎总是使用力收敛检查。
可以添加位移(或者转动)收敛检查。
对于位移，程序将收敛检查建立在当前(i)和前面(i-1)次迭代之间的位移改变(Δu)上，Δu =u i -u i-1 。
注意─如果用户明确地定义了任何收敛准则[ CNVTOL ]，缺省准则将失效。
因此，如果用户定义了位移收敛检查，用户将不得不再定义力收敛检查(使用多个CNVTOL 命令来定义多个收敛准则)。
使用严格的收敛准则将提高用户的结果的精度，但以更多次的平衡迭代为代价。
ANSYS高级非线性分析四蠕变简介蠕变是物质受力作用下的长时间形变现象。
在工程领域中，蠕变是一个重要的现象，因为它可能导致结构疲劳、失效以及安全问题。
在工程设计中，了解和预测材料蠕变行为是非常重要的，特别是在高温环境下。
在这方面，ANSYS提供了强大的高级非线性分析工具，可以模拟和预测材料的蠕变行为。
ANSYS高级非线性分析ANSYS是一款流行的有限元分析软件，广泛应用于工程领域。
在高级非线性分析中，ANSYS可以模拟材料的非线性行为，包括蠕变。
蠕变分析是一种长时间的形变分析，可以用来评估材料和结构在高温条件下的稳定性。
ANSYS的高级非线性分析功能可以通过几个步骤来实现。
首先，需要定义材料的力学性质，包括弹性模量、屈服强度和蠕变参数等。
其次，需要定义结构的几何形状和边界条件。
然后，可以设置加载条件，包括时间和温度的变化。
最后，可以进行蠕变分析，并输出结果。
四蠕变四蠕变是一种特殊的蠕变现象，出现在某些金属材料中。
四蠕变是指材料在连续加载下显示出四个明显的蠕变阶段，其形变速率逐渐增加，并最终稳定在一个较高的速率上。
这种蠕变现象对于结构设计和材料选择具有重要意义。
ANSYS可以模拟和分析四蠕变现象。
在进行四蠕变分析时，需要输入材料的蠕变参数。
这些参数可以通过试验或经验获得。
通过分析材料的力学性质和加载条件，可以获得材料的蠕变行为，并预测材料在长时间形变下的稳定性。
ANSYS高级非线性分析四蠕变的应用ANSYS高级非线性分析四蠕变在工程设计中具有广泛的应用。
以下列举了几个常见的应用领域：1. 高温结构设计在高温条件下，材料的蠕变行为是一个重要的考虑因素。
使用ANSYS高级非线性分析四蠕变，可以模拟和预测高温结构的蠕变行为，从而在结构设计中选择合适的材料和几何形状。
2. 轴承和齿轮设计轴承和齿轮是机械系统中常见的零件，需要承受高强度和高载荷。
使用ANSYS高级非线性分析四蠕变，可以评估轴承和齿轮材料的蠕变行为，从而选择合适的材料和结构参数。
蠕变分析4.4蠕变分析4.4.1 蠕变理论4.4.1.1 定义蠕变是率相关材料⾮线性，即在常荷载作⽤下，材料连续变形的特性。
相反如果位移固定，反⼒或应⼒将随时间⽽变⼩，这种特性有时也称为应⼒松驰，见图4-18a。
图4-18应⼒松弛和蠕变蠕变的三个阶段如图4-18b所⽰。
在初始蠕变阶段，应变率随时间⽽减⼩，这个阶段⼀般发⽣在⼀个相当短的时期。
在第⼆期蠕变阶段，有⼀个常应变率，所以应变以常速率发展，在第三期蠕变阶段，应变率迅速增加直到材料失效。
由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短，材料将失效，所以通常情况下，我们感兴趣的是初始蠕变和第⼆期蠕变。
ANSYS程序中的蠕变⾏为⽤来模拟初始蠕变和第⼆期蠕变。
蠕变系数可以是应⼒、应变、温度、时间或其它变量的函数。
在⾼温应⼒分析中(如核反应堆等)，蠕变分析⾮常重要。
例如，假设在核反应堆中施加了预荷载，以保证与相邻部件保持接触⽽不松开。
在⾼温下过了⼀段时间后，预荷载将降低(应⼒松驰)，可能使接触部件松开。
对于⼀些材料如预应⼒砼，蠕变也可能⼗分重要。
最重要的是要记住，蠕变是永久变形。
4.4.1.2 理论介绍蠕变⽅程：我们通过⼀个⽅程来模拟蠕变⾏为，此⽅程描述了在实验中观测到的主要特征（特别是在⼀维的拉伸实验中）。
这个⽅程以蠕应变率的⽅式表⽰出来，其形式如下：上式中，A、B、C、D是从实验中得到的材料常数，常数本⾝也可能是应⼒，应变，时间或温度的函数，这种形式的⽅程被称为状态⽅程。
上式中，当常数D为负值时，蠕应变率随时间下降，材料处于初始蠕变阶段，当D为0时，蠕应变率为常值，材料处于第⼆期蠕变阶段。
对于2－D或3－D应⼒状态，使⽤VON Mises⽅程计算蠕应变率⽅程中所使⽤的标量等效应⼒和等效应变。
对蠕变⽅程积分时，我们使⽤经过修改的总应变，其表达式为:经过修改的等效总应变为:其等效应⼒由下式算出：其中：G=剪切模量＝等效蠕应变增量由程序给出的某⼀种公式进⾏计算，⼀般为正值，如果在数据表中，则使⽤的是衰减的蠕应变率⽽不是常蠕变率，但这个选项⼀般不被推荐，因为在初始蠕变所产⽣的应⼒为主的情况下，它可能会严重的低估蠕变值。
ansys蠕变应变率命令流1.引言1.1 概述概述：蠕变应变是材料在长时间作用下产生的变形现象，它在工程领域具有重要的作用。
蠕变应变率是描述蠕变现象发生速率的参数，它反映了材料在一定应力下产生蠕变变形的能力。
ANSYS是一种常用的工程仿真软件，它提供了许多功能强大的命令流供用户使用。
其中，蠕变应变率命令流被广泛应用于材料蠕变性能的研究和工程实践中。
本文将对ANSYS蠕变应变率命令流进行详细介绍和使用方法的讲解。
通过学习和掌握这一命令流，工程师和研究人员可以更加准确地预测材料在长时间持续加载下的变形情况，为工程设计提供科学依据。
在介绍ANSYS蠕变应变率命令流之前，我们将先简要概述蠕变现象、蠕变应变和蠕变应变率的基本概念。
然后，我们将详细讲解蠕变应变率命令流的使用方法，包括命令的输入格式、参数的设置以及结果的分析等内容。
最后，我们将通过实例的展示和分析，进一步说明蠕变应变率命令流在实际工程中的应用价值。
通过本文的学习，读者将能够全面了解ANSYS蠕变应变率命令流的原理和功能，掌握蠕变应变率命令流的使用方法，并能够灵活应用于工程设计和材料研究中。
同时，本文也将对该命令流存在的一些局限性进行探讨，并对未来的研究方向进行展望。
1.2 文章结构本文主要介绍了ANSYS蠕变应变率命令流的使用方法。
文章共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先概述了本文的主题和目的。
其次，介绍了ANSYS蠕变应变率命令流在工程领域的重要性和应用背景。
最后，明确了本文的目的和意义，即通过详细介绍ANSYS蠕变应变率命令流的使用方法，为读者提供一个全面了解和掌握该技术的指南。
正文部分主要包括两个小节，分别是ANSYS蠕变应变率命令流的介绍和使用方法。
- 在2.1小节中，将详细介绍ANSYS蠕变应变率命令流的背景和原理。
首先，解释了蠕变现象的定义和原因。
接着，介绍了应变率是描述蠕变行为的重要参数。
随后，详细阐述了ANSYS蠕变应变率命令流在工程仿真中的作用和应用范围。
