大變形效應
關注創建者：安世亞太 創建時間：2021-07-05
大變形效應的視頻教程
ABAQUS橡膠網格大變形分析mapsolution功能的用法（三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形問題）
使用ABAQUS中的map solution功能，將大變形拆分成小變形，再通過手動重新劃分網格，數值傳遞，以解決橡膠材料大變形造成的網格畸變不收斂問題，本教程只需要一個插件即可，無需學習其它網格劃分軟件。 本課程的案例為：三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形有限元分析，將介紹模型的建立思想以及具體操作方法，map solution解決大變形問題，數據的拼合，導出（應力應變云圖，力位移曲線等）。
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基于ABAQUS橡膠大變形分析
本視頻內容：橡膠大變形的基本分析流程。 應用場景： 高壓、超高壓橡膠密封性能，保壓能力測試。 橡膠大變形的分析過程。 如何讓通過幾何剖分提高網格質量。 往期精彩： HYMPERMESH直齒輪六面體網格的劃分 ABAQUS幾何清理及修復 HYMPERMESH與ABAQUS聯合（銷軸簡化梁單元） HYPERMESH中設置ABAQUS銷軸接觸設置
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大變形效應的實例教程
南京安世亞太公司
在基于ANSYS Workbench平臺進行電梯轎廂的剛度分析時，需要明確是否開啟大變形開關。那么大變形選項對結構（尤其是鈑金結構）的影響到底是怎么樣的？什么時候需要考慮幾何非線性？什么時候又可以不考慮？這是剛度校核過程中值得思考的問題。
什么是大變形
在線性分析中，平衡方程的建立是以結構初始幾何關系為依據的。由于大變形（大應變，大撓度，大轉角）會引起結構的幾何關系發生變化，所以對于大變形問題，使用線性分析是不恰當的，往往是錯誤的。workbench中可以設置是否考慮大變形效應。當打開該設置時，軟件通過子步迭代的方法，不斷調整剛度矩陣，進而考慮了結構幾何關系的改變。其實可以這么說，在線性問題中，是否考慮大變形效應（幾何非線性分析）的求解結果是接近的。在幾何非線性問題中，使用線性分析會產生較大誤差，甚至是錯誤的，必須考慮大變形。
展開 03 綜上可得：不考慮大變形效應不一定錯，考慮大變形效應一定
d.耦合和約束方程
ANSYS在幾何非線性計算過程中，節點坐標系不會因為考慮大轉動而修正，耦合和約束方程總是作用在原始方向。因此在大位移分析中一般要避免耦合和約束方程，連接轉動和位移自由度的約束方程是基于線性和小撓度理論，因此在使用耦合和約束方程之前應仔細考慮。
2. 求解注意事項
a.何時應選擇大變形？ANSYS如何打開大變形？
大變形效應可以改善求解精度，但相應地，其求解代價也加倍增加。如果在分析問題的過程中，100%確定大變形效應不重要，這時可只選擇小變形分析以使得求解效率最快，但如何對求解的問題有任何疑問，則可以始終采用大變形。ANSYS中采用Nlgeom 命令打開與關閉大變形效應。
b.加載與邊界條件
當考慮結構大變形效應時，載荷在很多情況下方向將保持不變，但是針對于某些特別載荷，當單元經歷大轉動時，載荷方向跟隨單元而改變。ANSYS可以根據所施加的載荷類型來模擬不同情況。注意，在大應變分析中，壓力施加于更新的面，因此由壓力產生的總載將隨免得伸長或縮短而變化。
在大變形分析中，一般應避免單點約和單點力，不然很容易造成應力奇異的現象。
c.求解
求解過程中時間步長應足夠小，使得在任何一個子步內，沒有超過10度轉動的單元。如果在反復二分之后，模型還不能在全載荷處收斂，原因可能是實際物理上的不穩定(屈曲或者全塑性截面)，這時候可以畫出載荷—撓度曲線，看切向剛度是否為0.
展開 在定義分析類型后，就需要設置求解控制選項，這些選項為獲得滿意結果有極大作用。盡管大多數情況下，程序已經設置了通用或比較合理的缺省值，但有些情況下必須進行設置。不同的分析類型其求解控制選項不同。
一、 靜態分析求解控制選項
靜態分析是ANSYS缺省的分析類型，該分析不考慮結構的慣性和阻尼，但靜慣性力（如重力和離心力）和慣性釋放除外。
靜態分析所能施加的荷載包括外荷載、靜慣性力、強迫位移、溫度荷載等。
靜態分析求解選項有 4 大選項，其中每個大選項又包括多條選項。4 大選項為基本選項、求解器選項、非線性選項及高級 NL 選項。由于各個版本的 GUI 方式對話框不盡相同，為方便起見在內容上不與任何版本的對話框一一對應。
1. 分析選項
包含大變形效應（NLGEOM 命令）和預應力效應（PSTRES 命令）。
⑴ 大變形效應
命令：NLGEOM, Key
其中 Key 為大變形效應參數，其值可取：
=OFF 或 0（缺省）：忽略大變形效應，同時指定為小變形效應。
=ON 或 1：計入大變形（大轉動）效應，也可以是大應變效應。
ANSYS 的幾何非線性包括大應變效應、大變形（也可稱為大轉動或大撓度）、應力剛化及旋轉軟化效應。大多數實體單元和部分殼單元支持大應變效應；所有梁單元和大多數殼單元支持大變形（大轉動）效應，支持大應變的單元都支持大變形效應。
ANSYS 計入大變形或大轉動效應時是小應變，且大變形分析時慣性荷載和集中荷載的方向不隨變形改變，但面荷載的方向則隨變形而改變（即隨動荷載）。
NLGEOM 命令如在 /SOLU 層執行，必須在第一個荷載步內指定。
展開 關鍵詞：Mullins效應 永久變形 應變循環
材料損傷 能量耗散 材料校準
1. 問題描述及材料校準
實心圓盤的外徑3in，內徑1.75in，厚度0.7in。使用對稱模型生成功能建立三維模型，單元類型為一階縮減積分四面體單元(C3D8R)，同時使用增強沙漏控制選項。材料屬性包括Mullins效應、永久變形(用金屬塑性材料模型模擬)、超彈性(Yeoh材料模型)。Mullins效應是填充橡膠材料發生變形時產生的應力軟化現象。本例包括以下三方面的分析：
(1)材料屬性的校準
已知的數據包括一組單向試驗數據、一組應力-塑性應變試驗數據、0.099/0.26/0.51應變水平的加載/卸載循環變形試驗數據。輸入這些數據，對單位單元的變形進行分析，將得到的響應曲線與試驗數據進行比較和評估，獲得相應的材料參數。如下圖所示，單位單元經歷0.099/0.26/0.51三個應變水平的變形循環。
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Upsettingofacylindricalbillet:quasi-staticanalysiswithmesh-to-meshsolutionmapping(Abaqus/Standard)andadaptivemeshing(Abaqus/Explicit)
這是abaqus幫助文檔案例之一。內容為自己親自動手做的，含經驗分享。
考慮GND的大變形冷軋模擬4個月前
參考文獻：《Rolling deformation mechanism of dual-phase NiTiNb shape memory alloy thin strip based on crystal plasticity finite element method》
該文章聚焦雙相 NiTiNb 形狀記憶合金薄帶在 20% 軋制壓下量下的微觀變形機制，作者用晶體塑性有限元（CPFEM）
晶體塑性模擬中的大變形網格重劃分4個月前
參考文獻《Large-deformation crystal plasticity simulation of microstructure and microtexture evolution through adaptive remeshing》
在我們進行大變形晶體塑性時，做到后期，最常見的“翻車點”不是本構收斂性問題，而是網格畸變：單元被壓扁/拉長后，數值誤差會明顯放大，輕則結果不準，
流固相互作用是工程應用中常見的問題。一種情況是液體（或氣體）包含在固體中，在固體上施加各種載荷，例如輪胎、充氣鞋和流體容器。靜壓流體元件非常適合這種應用。介紹了一種模擬氣囊式氣鞋的方法。鞋內的空氣遵循理想氣體定律。這些靜壓流體元件是通過Ansys機械中的命令行定義的。
本文比較了驅動軸在扭轉下的兩種模擬，并強調了將大撓度納入模擬以考慮實際行為的重要性。
本文比較了兩種驅動軸在扭轉作用下的模擬，一種是大撓度開啟，另一種是無大撓度開啟。仿真強調了大撓度的思想和重要性。
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基于大變形的魚竿彎曲變形仿真對比6個月前
該模型展示了釣魚竿的彎曲情況。對于大撓度的細長結構，更新其剛度非常重要，否則結果可能不準確。這一效應通過本次模擬得以捕捉
觀察魚竿的彎曲情況，并將更新結構剛度前后的結果進行比較
這個例子說明了釣魚竿的彎曲情況，重要的是要考慮到結構的大撓度
釣竿是典型的大撓度示例。回顧一下這個釣竿的模擬，并嘗試解釋為什么避免使用大撓度會對結果產生影響
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4、 分析步設置?
（1） 分析類型?
分析類型設定為靜力 - 通用分析步，設定分析時間長度為1 ，同時啟用幾何非線性以考慮結構的大變形效應。
（2） 邊界條件?
跨中施加位移荷載，限制住除了豎向以外的約束，左右兩側墊塊采用完全約束，在混凝土前后采用XSYMM進行約束。
方鋼管混凝土短柱軸壓性能模擬11個月前
3、 分析步設置
分析類型設定為靜力 - 通用分析步，設定分析時間長度為 ，同時啟用幾何非線性以考慮結構的大變形效應。
某移動罩下軌道梁（H型鋼），在移動罩運動時，產生較大變形，通過有限元分析，使用動載荷分析
動態載荷可依其作用方式的不同，分為以下三類：
1．構件作加速運動。這時構件的各個質點將受到與其加速度有關的慣性力作用，故此類問題習慣上又稱為慣性力問題。
2．載荷以一定的速度施加于構件上，或者構件的運動突然受阻，這類問題稱為沖擊問題。
3．構件受到的載荷或由載荷引起的應力的大小或方向
