ANSYS Mechanical 非線性結(jié)構(gòu)分析的收斂性的案例
ANSYS Mechanical 非線性結(jié)構(gòu)分析的收斂性 ￥5
ANSYS Mechanical 作為ANSYS致力于結(jié)構(gòu)分析的模塊，可以對(duì)線性以及非線性結(jié)構(gòu)分析問題進(jìn)行仿真。其中非線性問題對(duì)于 用戶都是一種挑戰(zhàn)，分析過程中頻繁蹦出的“errors”and“Warnings”挑戰(zhàn)著分析人員的耐心，結(jié)果收斂成為大家最期待的結(jié)果。如果想順利進(jìn)行非線性結(jié)構(gòu)分析，學(xué)會(huì)診斷不收斂問題，就顯得至關(guān)重要了。
Ansys影響非線性收斂穩(wěn)定性及其速度的因素分析
解決非線性分析不收斂的技巧
1模型中結(jié)構(gòu)剛度的大小。
對(duì)于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，可以認(rèn)為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結(jié)構(gòu)相近的幾個(gè)主要構(gòu)件剛度相差懸殊，在數(shù)值計(jì)算中就可能導(dǎo)致數(shù)值計(jì)算的較大誤差，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的幾何可變性——忽略小剛度構(gòu)件的剛度貢獻(xiàn)。 如出現(xiàn)上述的結(jié)構(gòu)，要分析它，就得降低剛度很大的構(gòu)件單元的剛度，可以加細(xì)網(wǎng)格劃分，或著改用高階單元（BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。構(gòu)件的連接形式（剛接或鉸接）等也可能影響到結(jié)構(gòu)的剛度。
2線性算法（求解器）。
ANSYS中的非線性算法主要有：稀疏矩陣法(SPARSE DIRECT SOLVER)、預(yù)共軛梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強(qiáng)大的算法，一般默認(rèn)即為稀疏矩陣法（除了子結(jié)構(gòu)計(jì)算默認(rèn)波前法外）。預(yù)共軛梯度法對(duì)于3-D實(shí)體結(jié)構(gòu)而言是最優(yōu)的算法，但當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度呈現(xiàn)病態(tài)時(shí)，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結(jié)構(gòu)，SHELL單元結(jié)構(gòu)，或以此為主的含3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用預(yù)共軛梯度法；
3）、當(dāng)你的結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)病態(tài)時(shí)，用稀疏矩陣法；
4）、當(dāng)你不知道用什么時(shí)，可用稀疏矩陣法。
展開 【8月29日-9月1日 北京】Ansys workbench結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算與非線性分析
“Ansys workbench結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算與非線性分析”高級(jí)培訓(xùn)
一、課程背景：
ANSYS軟件因其領(lǐng)先的“虛擬樣機(jī)”理念和技術(shù)、強(qiáng)大的功能和便捷的操作，迅速發(fā)展成為CAE領(lǐng)域中使用范圍最廣、應(yīng)用行業(yè)最多的數(shù)值仿真工具，占據(jù)了全球該CAE分析領(lǐng)域的大部分市場份額，被廣泛應(yīng)用于航天、航空、汽車、兵器、船舶、電子、工程設(shè)備、重型機(jī)械、交通、土建及水利工程等行業(yè)，眾多國際化大型公司、企業(yè)均采用ANSYS軟件作為其產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)過程中力學(xué)性能仿真的平臺(tái)。
為了讓廣大分析人員學(xué)習(xí)和掌握Ansys workbench強(qiáng)大的建模和仿真分析技術(shù)，弄清Ansys workbench的計(jì)算原理和操作技巧，特舉辦《結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算與非線性分析》培訓(xùn)。
通過大量的理論和實(shí)例講解，使得學(xué)員可以在較短時(shí)間內(nèi)掌握Ansys workbench的建模網(wǎng)格劃分與計(jì)算后處理技巧，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度評(píng)價(jià)技術(shù)、子模型技術(shù)、非線性計(jì)算方法與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)技術(shù)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算與動(dòng)強(qiáng)度評(píng)估技巧，掌握Ansys workbench破解應(yīng)力奇異與應(yīng)力集中問題、網(wǎng)格奇異與網(wǎng)格再生問題、計(jì)算不收斂問題、計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)問題等關(guān)鍵數(shù)值計(jì)算疑難問題的技巧，并為大型復(fù)雜實(shí)際工程的計(jì)算仿真提供有效、可靠的數(shù)值解決方案和技術(shù)支撐。
二、增值服務(wù)：
1、贈(zèng)送定制U盤一個(gè)；
2、同一單位2人報(bào)名享受9折優(yōu)惠；同一單位3人以上（含）報(bào)名享受8.5折優(yōu)惠；
3、課程結(jié)束后贈(zèng)送10套學(xué)習(xí)資料；
4、參訓(xùn)學(xué)員或企業(yè)針對(duì)課程相關(guān)問題在課程結(jié)束后也可以得到老師的解答與指導(dǎo)（郵件、微信、電話），作為培訓(xùn)講授的補(bǔ)充。
展開 關(guān)于ANSYS Workbench非線性分析收斂的學(xué)習(xí)筆記 ￥5
我們通過用應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系來描述材料的受力響應(yīng)特征，如果某種材料的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)線性關(guān)系，那么我們基本就可以通過彈性模型模量以及泊松比來定義其材料性能，但是我們涉及的很多材料其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系并不是非線性的，比如超彈材料，彈塑性材料、蠕變和黏彈性材料等，其本構(gòu)關(guān)系需要通過一些本構(gòu)模型來擬合表征，往往變得比較復(fù)雜。與此同時(shí)，如果在有限元分析中應(yīng)用到非線性材料，無疑會(huì)對(duì)材料性能的確定、計(jì)算的設(shè)置、計(jì)算的收斂以及保證結(jié)果的精度增加難度。</li><li>幾何非線性。我們?nèi)粘Ｉ钪校承?em>結(jié)構(gòu)在載荷變化的過程中會(huì)發(fā)生突變，結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形，這將直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的響應(yīng)規(guī)律發(fā)生重大變化，其中主要分為兩種，分別是大撓度和大應(yīng)變。（1）大撓度：比如向上翹曲的殼零件，在很小載荷作用下發(fā)生很小的應(yīng)變和位移，但當(dāng)載荷作用加大，殼會(huì)向下凹陷，也就變成了小應(yīng)變，大位移。（2）大應(yīng)變:比如橡膠件在壓力作用下發(fā)生的變形，橡膠幾乎是不可壓縮的，應(yīng)變很小，但是在拉伸時(shí)，應(yīng)變很大。</li><li>狀態(tài)非線性。絕大部分有限元分析都不是簡單的零件分析，而且復(fù)雜的裝配體分析，很多的零件之間會(huì)存在接觸或者分離的狀態(tài)變化。比如齒輪的嚙合，兩個(gè)齒輪會(huì)存在接觸和分離的狀態(tài)變化，這時(shí)候結(jié)構(gòu)剛度就會(huì)因?yàn)闋顟B(tài)變化而變化。邊界條件中的接觸就是狀態(tài)非線性的一種。</li></ol><p> 非線性無疑會(huì)增加有限元分析的難度和成本，在我們實(shí)際的模型中，以上三種非線性類型往往交叉出現(xiàn)，不僅具有材料非線性、幾何非線性，還有狀態(tài)非線性。對(duì)于此類問題，新手往往難以完成計(jì)算設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)計(jì)算收斂，下面簡單介紹相關(guān)非線性計(jì)算的收斂技巧。</p>
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ANSYS Workbench非線性分析收斂曲線解讀
進(jìn)行非線性分析時(shí)，收斂性是大家非常關(guān)心的一個(gè)問題。在Ansys workbench中，可以通過Details of “Solution Information”中選擇“Solution Output=Force Convergence”來查看收斂情況，其中，最直觀的莫過于力收斂曲線了。
Solution Output選項(xiàng)
力收斂曲線如下圖所示:
力收斂曲線圖
判斷收斂的方法很簡單，只要“計(jì)算的力收斂曲線”落在“力收斂準(zhǔn)則”曲線之下，就表示該載荷步或子步收斂了。
該模型中有兩個(gè)載荷步，分析設(shè)置中時(shí)間步長設(shè)置為“Program Contrlled”.
除了看上述的力收斂曲線圖，我們可以設(shè)置“Solution Output= Solve Output”查看計(jì)算輸出信息，從其中可以更詳細(xì)地看到收斂情況。
可以將計(jì)算輸出的信息與力收斂曲線圖對(duì)比起來看，就更容易理解力收斂圖了。
第1個(gè)載荷步中，第1個(gè)分析子步經(jīng)過了15次迭代收斂（圖中每個(gè)圓點(diǎn)代表一次迭代）。
經(jīng)過4個(gè)分析子步，第1個(gè)載荷步完成加載并收斂。第2個(gè)載荷步程序自動(dòng)設(shè)置的信息如下：
初始子步數(shù)量為5，載荷步的分析時(shí)間為1s，因此初始的時(shí)間步長為0.2s。
第2個(gè)載荷步的第1個(gè)分析子步，經(jīng)過25次計(jì)算迭代后，還不收斂。程序進(jìn)行自動(dòng)二分，將時(shí)間步長除以2，變?yōu)?.1s。
自動(dòng)二分是一種用于解決非線性分析過程中收斂困難的策略。當(dāng)收斂失敗發(fā)生在某個(gè)子步中，程序會(huì)自動(dòng)減小時(shí)間步長，通常是前一個(gè)步長的一半左右。然后，程序會(huì)從前一個(gè)成功收斂的時(shí)間子步繼續(xù)求解。如果再次遇到收斂失敗，程序會(huì)繼續(xù)減小時(shí)間步長并繼續(xù)求解，直到達(dá)到收斂或達(dá)到指定的最小時(shí)間步長值。這種方法有助于逐步逼近正確解，并確保分析的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
展開 結(jié)構(gòu)剛度，強(qiáng)度，穩(wěn)定性計(jì)算與非線性分析
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斯姆勒 5.21-24 西安 | ANSYS工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、非線性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化工程應(yīng)用高級(jí)培訓(xùn)
ANSYS 工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、非線性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化工程應(yīng)用高級(jí)培訓(xùn)
一、培訓(xùn)目標(biāo)
（一）、理解有限元分析計(jì)算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的分析方法和非線性分析技巧；
（四）、掌握工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)（拓?fù)鋬?yōu)化、尺寸優(yōu)化）分析方法；
（五）、培養(yǎng)獨(dú)立工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析能力。
二、增值服務(wù)
1、贈(zèng)送培訓(xùn)同屏錄制高清視頻（價(jià)值2680元），可反復(fù)學(xué)習(xí)。
2、參與學(xué)員均免費(fèi)注冊(cè)為雅典娜仿真技術(shù)共享云平臺(tái)會(huì)員，贈(zèng)送仿真技術(shù)視頻數(shù)百G仿真技術(shù)視頻；
3、持本人學(xué)生證或教師證享有9折優(yōu)惠；一個(gè)單位同時(shí)報(bào)名2人享有9折優(yōu)惠； 一個(gè)單位同時(shí)報(bào)名3人以上（含）享有8.5折優(yōu)惠。
4、參與學(xué)員及單位均可享受雅典娜云平臺(tái)所有課程7折優(yōu)惠。
5、單次課程參與培訓(xùn)人數(shù)5人及以上，可安排就近城市開課。
三、主講老師
寧老師，斯姆勒數(shù)值仿真技術(shù)研究院首席專家，西安交通大學(xué)航空航天學(xué)院力學(xué)博士，多年上市機(jī)械企業(yè)結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人，18年的軟件工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；長期從事有限元領(lǐng)域國家重大項(xiàng)目研究，發(fā)表論文20余篇，獲得專利11項(xiàng)，開發(fā)有限元軟件4項(xiàng)，具有資深的技術(shù)底蘊(yùn)和專業(yè)背景；擅長靜力學(xué)，模態(tài)分析，隨機(jī)振動(dòng)/譜分析，隱/顯式動(dòng)力學(xué)分析，轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學(xué)分析，壓電分析，復(fù)合材料分析，熱分析，流體力學(xué)分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發(fā)等仿真分析。
展開 ansys非線性瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析重要命令
如果打開自適應(yīng)下載選項(xiàng)，若檢測到不收斂的趨勢，程序?qū)仐壊?em>收斂的計(jì)算而從新開始。激活自適應(yīng)下載選項(xiàng)一般會(huì)提高程序解決復(fù)雜非線性問題的能力，但是不是每個(gè)單元類型都支持該選項(xiàng)。
⑤CUTCONTROL, Lab, VALUE, Option
Cutback方法是一種用于非線性問題過程中求解誤差太大或者求解收斂困難時(shí)自動(dòng)減小步長的技術(shù)。當(dāng)收斂失敗，程序?qū)r(shí)間步長減少為原來的一部分，并自動(dòng)從上一成功收斂時(shí)間步繼續(xù)計(jì)算。如果減小的時(shí)間步長條件下繼續(xù)收斂失敗，則程序進(jìn)一步減小步長，直到收斂成功或者達(dá)到了指定的最小時(shí)間步。
⑥線搜索選項(xiàng)
LNSRCH, Key
線搜索選項(xiàng)（LNSRCH）。該選項(xiàng)可代替自適應(yīng)下降選項(xiàng)。如果線搜索選項(xiàng)是打開的，程序?qū)⒆詣?dòng)關(guān)閉自適應(yīng)選項(xiàng)。
展開 轉(zhuǎn)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性有限元在ANSYS中的分析
對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的分析和強(qiáng)度計(jì)算,傳統(tǒng)的方法是建立基于大量試驗(yàn)研究的經(jīng)驗(yàn)公式,對(duì)于常規(guī)設(shè)計(jì)而言,這種方法仍不失其實(shí)用價(jià)值。但是基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)公式并不能滿足人們對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)深入認(rèn)識(shí)的需要,諸如混凝土的彈塑性性質(zhì)、混凝土的開裂及鋼筋與混凝土的交互作用等。
1967年,Ngo和Scordelis將有限元方法應(yīng)用于分析混凝土梁。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,非線性有限元法在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析中得到了廣泛的應(yīng)用,它不僅應(yīng)用于普通建筑構(gòu)件,如梁、板、剪力墻等.也應(yīng)用于人型特殊復(fù)雜結(jié)構(gòu)。同時(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的全過程分析,必須借助非線性有限元方法才能得出合理的結(jié)論。此外非線性有限元還能夠幫助和改進(jìn)一部分試驗(yàn),應(yīng)用非線性有限元法對(duì)于減少試驗(yàn)數(shù)量、減輕試驗(yàn)的勞動(dòng)量、提高效率很有意義。
但是,和一般連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的有限元方法相比,對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析還存在不少困難,這些困難主要存在于:鋼筋和混凝土是力學(xué)性能很不相同的材料。混凝土材性復(fù)雜、成分多樣,特別是在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和加載歷史下,其本構(gòu)關(guān)系還有許多問題值得研究。在荷載作用下,一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是帶裂縫工作的.混凝土的變形(如收縮和徐變)和時(shí)間相關(guān),另外,影響混凝土和鋼筋之間粘結(jié)滑移的因素也很多,其中規(guī)律還有待深入研究。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的非線性有限元分析離開了計(jì)算機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的,因此程序編制特別重要。本文針對(duì)梁、剪力墻等在實(shí)際工程中大量使用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,編制了鋼筋混凝土非線性有限元程序,為非線性有限元法在實(shí)際工程中的應(yīng)用做了一些嘗試.
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鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元模型
鋼筋混凝土有限元模型根據(jù)鋼筋的處理方式主要分為三種,即分離式、整體式和組合式模型。
2.1分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理,即混凝土和鋼筋各自被劃分成足夠小的單元,兩者的剛度矩陣是分開來求解的。
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