ANSYS+OptiSLang參數識別

    選擇適當的材料(本構)模型和材料常數通常是建模中最重要也是最困難的部分 。就非線性材料而言,材料模型復雜和不容易理解,其性質更不容易得到,通過參照文獻來發現材料數據可能很困難,故需要進行專門的材料測試,而很多時候試驗條件的限制,無法進行完備且有效的試驗。本文從簡易例子入手,采用ANSYS workbench+OptiSLang進行材料的參數識別,可有效解決材料參數的確定性問題,在此基礎上,可以進行其他復雜的參數識別(比如LS-DYNA中的 Mat 145,參數繁雜,不易測得),故本例僅作為一種思路。

情況1.單調遞增

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圖1

情況2:滯回曲線

Webinar_Parameteridentification.jpg

圖2

此時的將加載和卸載分解,分別作為參考(reference),注意最大荷載和卸載時與橫軸交點

情況3:同時有材料的兩種曲線(比如混凝土受拉和受壓等 )

彈簧鋼因預先施加的位移而變形

Webinar_Parameteridentification.jpg

圖3 紅線為試驗值,作為參考reference,先選擇一組數據作為初始參數(藍線)進行計算

n.jpg

圖4 變形云圖

材料模型選用非線性各向同性硬化(nliso)

微信圖片_20180623125819.png

圖5

ANSYS+OptiSLang參數識別的圖6ansys幫助文檔對該模型有詳細的解釋(請參閱幫助文檔)

微信圖片_20180623125945.png

確定材料參數以最佳地適合該材料力-位移曲線的測量值

未知參數為:E,屈服強度,線性強化系數,指數強化系數,指數飽和度參數

捕獲.jpg達到min

目標函數是參考曲線和計算曲線(力 - 位移)函數值之間的平方差的總和

Webinar_Parameteridentification.jpg

圖6 本例敏感性分析鏈

2.jpg

圖7 輸入參數

1.jpg

圖8 雙擊parameters set進行查看

6.png

圖9 位移加載

5.png

圖10 fixed約束

3.png

圖11 u1和u2

4.png

圖12 提取支反力位置

10.jpg

圖13 提取reference

9.jpg

圖14 提取simulation(可調取時程文件file.rst)

7.png

圖15 為了獲得相同的長度和離散化,有必要從Ref中提取橫坐標,并將Sim內插到該橫坐標,optislang有豐富的函數形式,本例用到interpolate(simulation,disp_ref,liner,0,0)

11.jpg

圖16 p11為目標函數

12.jpg

圖17 各參數控制范圍,同時也可設置其他輔助項控制,比如曲線的斜率不小于0

14.jpg

圖18 開始敏感性分析

Response surface 3D plot.png

圖19(MOP)CoP值(97%)表示該函數對結果有良好解釋力

Coefficient of Prognosis.png

圖20

線性強化系數R0對結果影響很小,為非重要參數,這是因為線性強化系數R0為曲線的斜率(圖5),在本例中趨于0(圖21)

Signal plot1.png

圖21

15.jpg

圖22 Direct optimization

Signal plot.png

圖23 優化結果,綠線為試驗參考線,紅線為優化結果,從圖中可以看到,模擬值與試驗值有非常好的一致性,再進行后處理就可以得到最佳設計點的參數。

webinar_optiSLang4_ParIdent.jpg

圖24 參數

當然利用Mechanial APDL也可以進行此次參數識別,先編寫好命令流,使用Workbench 的Mechanial APDL模塊,讀取命令流文件,計算分析并存儲力-位移,調取,敏感性分析,優化,原理類似。

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