ANSYS非线形分析指 几何非线形分析 ·阅读和理解程序的输出信息和警告。至少,在你尝试后处理你的结果前,确保你的问题 收敛。对于与路程相关的问题,打印输出的平衡迭代记录在帮助你确定你的结果是有效 还是无效方面是特别重的。 简化 尽可能简化最终模型。如果可以将3-D结构表示为2一D平面应力,平面应变或轴对称 模型,那么这样做,如果可以通过对称或反对称表面的使用缩减你的模型尺寸,那么这 样做。(然而,如果你的模型非对称加载,通常你不可以利用反对称来缩减非线性模型的 大小。由于大位移,反对称变成不可用的。)如果你可以忽略某个非线性细节而不影响你 模型的关键区域的结果,那么这样做 ·只要有可能就依照静态等效载荷模拟瞬时动态加载。 ·考虑对模型的线性部分建立子结构以降低中间载荷或时间增量及平衡迭代所需要的计 算时间。 采用足够的网格密度 ·考虑到经受塑性变形的区域要求一个合理的积分点密度。每个低阶单元将提供和高阶单 元所能提供的一样多积分点数,因此经常优先用于塑性分析。在重要塑性区域网格密度变 得特别地重要,因为大挠度要求对于一个精确的解,个单元的变形(弯曲)不能超过30 度 在接触表面上提供足够的网格密度以允许接触应力以一种平滑方式分布。 提供足够用于分析应力的网格密度。那些应力或应变关心的面与那些需要对位移或非线 性解析处的面相比要求相对好的网格。 ·使用足够表征最高的重要模态形式的网格密度。所需单元数目依赖于单元的假定位移形 状函数,以及模态形状本身 ·使用足够可以用来分析通过结构的任何瞬时动态波传播的网格密度。如果波传播是重要 的,那么至少提供20个单元来分析一个波长。 逐步加载 ·对于非保守的,与路径相关的系统,你需要以足够小的增量施加载荷以确保你的分析紧 紧地跟随结构的载荷响应曲线 ·有时你可以通过逐渐地施加载荷提高保守系统的收敛特性,从而使所要求的 Newton Raphson平衡迭代次数最小。 合理地使用平衡迭代 务必允许程序使用足够多的平衡迭代( NEQIT。在缓慢收敛,路径无关的分析中这会是 特别重要的。 ·相反地,在与路径严重相关的情况下,可能不应该增加平衡迭代的最大次数超过程序的 缺省值(25)。如果路径相关问题在一个给定的子步内不能快速收敛,那么你的解可能偏 离理论载荷响应路径太多。这个问题当你的时间步长太大时出现。通过强迫你的分析在 个较小的迭代次数后终止,你可以从最后成功地收敛的时间步重起动( ANTYPE〕,建 立一个较小的时间步长,然后继续求解。打开二分法 AUTOs,ON)会自动地用一个 较小的时间步长重起动求解。 克服收敛性问题 如果问题中出现负的主对角元,计算出过度大的位移,或者仅仅没能在给定的最大平衡 迭代次数内达到收敛,则收敛失败发生。收敛失败可能表明出结构物物理上的不稳定性 或者也可能仅是有限无模型中某些数值问题的结果。 ANSYS程序提供几种可以用来在分析 中克服数值不稳性的工具。如果正在模拟一个实际物理意义上不稳定的系统(也就是,具有 零或者负的刚度),那么将拥有更多的棘手问题。有时你可以应用一个或更多的模拟技巧来 获得这种情况下的一个解。让我们来探讨一下某些你可以用来尝试提高你的分析的收敛性 能的技术。 打开自动时间步长 当打开自动时间步长时,往往需要一个小的最小的时间步长(或者大的最大的步长数) ·当有接触单元(如 CONTACT48, CONTACT12,等等)时使用自动时间分步,程序可能 第4页ANSYS非线形分析指南 几何非线形分析 第4页 · 阅读和理解程序的输出信息和警告。至少，在你尝试后处理你的结果前，确保你的问题 收敛。对于与路程相关的问题，打印输出的平衡迭代记录在帮助你确定你的结果是有效 还是无效方面是特别重的。 简化 ·尽可能简化最终模型。如果可以将 3─D 结构表示为 2─D 平面应力，平面应变或轴对称 模型，那么这样做，如果可以通过对称或反对称表面的使用缩减你的模型尺寸，那么这 样做。（然而，如果你的模型非对称加载，通常你不可以利用反对称来缩减非线性模型的 大小。由于大位移，反对称变成不可用的。）如果你可以忽略某个非线性细节而不影响你 模型的关键区域的结果，那么这样做。 ·只要有可能就依照静态等效载荷模拟瞬时动态加载。 ·考虑对模型的线性部分建立子结构以降低中间载荷或时间增量及平衡迭代所 需要的计 算时间。 采用足够的网格密度 ·考虑到经受塑性变形的区域要求一个合理的积分点密度。每个低阶单元将提供和高阶单 元所能提供的一样多积分点数，因此经常优先用于塑性分析。在重要塑性区域网格密度变 得特别地重要，因为大挠度要求对于一个精确的解，个单元的变形（弯曲）不能超过 30 度。 ·在接触表面上提供足够的网格密度以允许接触应力以一种平滑方式分布。 ·提供足够用于分析应力的网格密度。 那些应力或应变关心的面与那些需要对位移或非线 性解析处的面相比要求相对好的网格。 ·使用足够表征最高的重要模态形式的网格密度。所需单元数目依赖于单元的假定位移形 状函数，以及模态形状本身。 ·使用足够可以用来分析通过结构的任何瞬时动态波传播的网格密度。如果波传播是重要 的，那么至少提供 20 个单元来分析一个波长。 逐步加载 ·对于非保守的，与路径相关的系统，你需要以足够小的增量施加载荷以确保你的分析紧 紧地跟随结构的载荷响应曲线。 ·有时你可 以通 过逐渐 地施加 载荷 提高保 守系统 的收 敛特性 ，从而 使所 要求的 Newton_Raphson 平衡迭代次数最小。 合理地使用平衡迭代 ·务必允许程序使用足够多的平衡迭代〔NEQIT〕。在缓慢收敛，路径无关的分析中这会是 特别重要的。 ·相反地，在与路径严重相关的情况下，可能不应该增加平衡迭代的最大次数超过程序的 缺省值（25）。如果路径相关问题在一个给定的子步内不能快速收敛，那么你的解可能偏 离理论载荷响应路径太多。这个问题当你的时间步长太大时出现。通过强迫你的分析在 一个较小的迭代次数后终止，你可以从最后成功地收敛的时间步重起动〔ANTYPE〕，建 立一个较小的时间步长，然后继续求解。打开二分法²AUTOTS，ON〕会 自动地用一个 较小的时间步长重起动求解。 克服收敛性问题 如果问题中出现负的主对角元，计算出过度大的位移，或者仅仅没能在给定的最大平衡 迭代次数内达到收敛，则收敛失败发生。收敛失败可能表明出结构物 物理上的不稳定性， 或者也可能仅是有限无模型中某些数值问题的结果。ANSYS 程序提供几种可以用来在分析 中克服数值不稳性的工具。如果正在模拟一个实际物理意义上不稳定的系统（也就是，具有 零或者负的刚度），那么将拥有更多的棘手问题。有时你可以应用一个或更多的模拟技巧来 获 得这种情况下的一个解。让我们来探讨一下某些你可以用来尝试提高你的分析的收敛性 能的技术。 打开自动时间步长 ·当打开自动时间步长时，往往需要一个小的最小的时间步长（或者大的最大的步长数）。 ·当有接触单元（如 CONTACT48，CONTACT12，等等）时使用自动时间分步，程序可能