彈塑性分析的案例
壓力容器有限元彈塑性分析的一點理解和感悟
通常我們所說和所了解的應力分析是泛指彈性分析，即應力應變之間的關系始終是線性的，符合胡克定律，通過有限元軟件求出對應載荷下的應力并采用應力分類法并給予一定的安全系數進行應力強度評定。其實這種方法同常規設計一樣，也是基于理論和實踐經驗總結出來的一種方法，只不過是與常規設計采用的理論不同而已，進而在安全系數取值、計算方法、強度評定等等方面衍生出了一種新的規則。
自從ASME Ⅷ-2引入彈塑性分析方法以來，越來越多的學者和工程師已經這種方法開始應用于國內市場和工程實際中，目前國內分析設計標準JB4732修訂版征求意見稿中也已引入了非線性分析的極限載荷法和彈塑性分析法，在工程實際中，大多數材料都是彈塑性狀態下工作的，而彈塑性分析正是采用材料的真實應力應變曲線，可計算整個時間歷程中的彈性應變和塑性應變變化情況，與彈性分析法相比，彈塑性分析更加精確和接近工程實際，且在大多數情況下，彈塑性應力分析法能節省材料成本，但是其在前處理、求解設置以及后處理等操作過程中相對復雜一些，而且對分析設計人員和計算機的配置要求也較高。做好彈塑性分析的前提一是對彈塑性概念和理論的深刻理解，二是將這些理論很好的通過有限元軟件來實現，對有限元軟件的理解和操作也必須深入和靈活，將理論和軟件合二為一，融會貫通，二者缺一不可。
彈塑性分析的本構模型和塑性理論準則
（1）本構模型：彈塑性分析法采用考慮應變強化的真實應力—應變曲線來建立材料的本構模型，采用大變形理論，剛度矩陣和平衡方程一直在更新變化，因而屬于非線性分析，求解時間大大增加，且存在求解收斂問題。
（2）屈服準則：彈塑性分析基于一定的屈服準則來判定某種應力狀態下的材料是處于彈性范圍內還是已經進入塑性流動狀態，初始屈服條件則規定了材料開始進入塑性變形的應力狀態。
展開 Ls-dyna作軋制過程的剛塑性分析和彈塑性分析
剛塑性有限元和彈塑性有限元分析方法不同，Ls-dyna作軋制過程的剛塑性分析和彈塑性分析時，怎么設置才能分別作剛塑性分析和彈塑性分析，還是與所選擇的模型有關？Ls-dyna中只有彈塑性材料模型，沒有剛塑性材料模型？
初用Ls-dyna作軋制分析，若提問有誤敬請諒解、指正，謝謝。
如何解決abaqus彈塑性分析中的收斂問題
上一節和大家分享了書籍《Abaqus 有限元分析實例詳解》中在ABAQUS中進行彈塑性分析時，如何定義材料彈塑性方法。今天再和大家分享一下一節彈塑性分析中的收斂問題解的幾種方法：
如果在彈塑性材料上施加的荷載較大時，很可能會造成很大的局部應變（使用點載荷時尤其容易出現此問題），就可能造成收斂問題，其現象如下：
1）在MSG文件中看到警告信息，例如：
***WARNING： THE STRAIN INCREMENT HAS EXCEEDED FIFTY TIMES THE STRAIN TO CAUSE FIRST YIELD AT 16 POINTS.
2）迭代過程中的增量步長不斷減小，直至分析失敗。
3）在后處理中把變形縮放系數設為1時，仍在施加載荷處看到由于過度變形而扭曲的單元。
對于此問題可以考慮以下解決方法。
1）設定關鍵詞* PLASTIC的塑性數據時，應讓其中最大的真實應力和塑性應變大于模型中可能出現的應力應變值。
2）對于出現很大局部塑性應變的部件，如果不關心其準確的應力和塑性變形，可以將其設置為線彈性材料。
3）盡量不要對塑性材料施加點載荷，而是根據實際情況來使用面載荷或線載荷。
4）如果必須在某個節點上施加點載荷，可以使用耦合約束（coupling constraint）來為載荷作用點附近的幾個節點建立剛性連接，這樣這些節點就會共同承擔點載荷。
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對于彈塑性分析這一塊，最早是借助于Abaqus的UMAT子程序接口實現了代碼編制，算是初步了解了一些彈塑性分析過程中的數值要點，但是自己的有限元程序中還沒有加入彈塑性分析模塊，因為還掌握的不熟練，不能直接移植到整套的有限元程序中。
今天看到這本書時，初次被標題吸引，然后饒有興致的點擊download按鈕~
不看不知道，一看嚇一跳，我們且看一下他的目錄：
這幾乎是例題的堆砌啊！對于我們在學習數值編程過程中，很重要的一個環節就是：找案例練！這本書提供了太多的案例供我們去run code，并且也是彩圖的形式呈現，以各項同性硬化彈塑性模型為例：
這樣的排版怎能讓人不愛！而且放一些代碼涉及的理論，然后直接上代碼段，不做過多闡述，反觀國內某些教材，冗長的理論推導占據過多篇幅，最后把讀者也繞進去了！然后數值也實現不了，空有理論在身。
木木在空余時間會時不時閱讀學習這本精品書籍，當然也會撰寫相關的讀書心得，分享有限元數值編程實現過程。
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ABAQUS 建筑結構動力彈塑性時程分析、靜力彈塑性Pushover分析、模態分析
ABAQUS軟件
建筑結構動力彈塑性時程分析、靜力彈塑性Pushover分析、模態分析
剪力墻擬靜力加載
建模及結構后處理
以上內容，歡迎各位的留言交流，也可提供答疑服務！
【iSolver案例分享2】標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析
Solver案例分享：標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析
引言：結構有限元軟件iSolver已發展到一定階段，現采用結構有限元軟件iSolver進行結構分析，iSolver可使用Abaqus作為前后處理工具，本文以標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析為例，將iSolver求解器和Abaqus計算結果進行對比，比對兩種有限元軟件的計算結果。
斷裂試驗試樣是指帶有預制裂紋的用以測定材料斷裂韌性的試樣。試樣形式、幾何尺寸、各部分比例、裂紋預制方法與尺寸等在相應的測試標準中都有規定。
常用的斷裂試樣有：(1)三點彎曲（TPB)試樣；（2)緊湊拉伸(CT)試樣；（3)中心裂紋板(CCP)試樣；（4)單邊裂紋板(SECP)試樣；（5）雙邊裂紋板(DECP)試祥；(6)拱形試樣。
圖1 CT試樣
緊湊拉伸試件（CT）是與一種根據ASTM和ISO標準制造的缺口試樣。CT試樣廣泛用于斷裂力學和腐蝕測試領域，以獲取材料的斷裂韌性和疲勞裂紋擴展數據。
圖2 CT試樣示意圖
通過使用疲勞試驗機，在樣品孔中的銷釘施加周期性載荷來產生疲勞裂紋。疲勞裂紋將從缺口處開始，逐漸延伸到整個樣品。通常通過測量隨裂紋擴展而變化的試樣的順應性來監測裂紋的長度，也可以通過使用光學顯微鏡直接測量以測量裂紋尖端的位置來監測裂紋的長度，或者根據裂紋口張開或引伸計讀數間接監測裂紋的長度。對于軋制材料，缺口應與材料最薄弱的軋制方向對齊。這將確保所獲得的所有結果都是保守的。
問題描述：
下面以一個CT試樣為例，對其進行彈塑性分析，計算其應力分布及位移分布。
展開 建筑結構動力彈塑性與倒塌分析的參數化建模軟件PA-TRANS
根據我國現行抗震規范、高層規范，進行高層建筑結構的動力彈塑性分析乃至倒塌過程模擬來評價結構抗震安全性已成為超限建筑結構設計的重要手段與依據。
采用纖維模型和分層殼模型的通用有限元軟件ABAQUS與采用集中塑性鉸模型和墻體宏觀模型的傳統結構工程軟件相比，能夠得到更為準確、細致的分析結果，現已成為結構動力彈塑性分析的主要工具之一。但目前基于 ABAQUS 平臺建立復雜高層結構模型十分繁瑣、耗時耗力，這制約了ABAQUS在結構動力彈塑性分析中的應用。
為提高ABAQUS前處理建模效率，國內已有一些單位與個人開發了結構模型轉換程序，實現了將工程軟件MIDAS/GEN、SAP2000、YJK模型轉換為ABAQUS有限元模型，從而省略了ABAQUS 的建模步驟，大大提高了復雜結構動力彈塑性分析的效率。 但PKPM作為我國設計院最為常用的結構分析與設計軟件。特別是其中的PMSAP模塊，在我國常規的多層和高層建筑以及復雜的超高層、體育場館結構中得到廣泛的應用。如想實現PKPM的模型轉換為ABAQUS有限元模型，則需二次轉換，即首先將PKPM的模型轉為上述軟件模型，再轉為ABAQUS模型。此建模方法由于數據轉換層次較多，容易遺漏結構數據信息。
更為重要的是，上述轉換程序的最終轉換結果均是ABAQUS計算數據格式文件（INP文件）。而該計算數據格式文件極為復雜。若在轉換結構模型信息時出現缺陷，均難以在ABAQUS中修補，這極大地影響了工程結構分析工作。同時由于PKPM功能的限制，對于一些新型結構形式，如新型阻尼器、減隔震裝置，在PKPM模型無法考慮時，自然在ABAQUS軟件中也無從考慮。此種方法是將ABAQUS視為“計算器”，這使得結構設計者難以發揮ABAQUS軟件強大的建模、網格劃分、計算分析能力。
展開 ABAQUS彈塑性分析的基本方法
當塑性應變很大時，單向拉伸試瞼中的試樣會出現縮頸.而単向壓縮試驗中摩擦力的影響變大，試樣會出現鼓形，因此這兩種試驗的結果在塑性應變很大時都是不精確的.用戶應該仔細考察大變形分析結果的準確性。
在同一個模型中可以混合使用彈塑性材料和線彈性材料。為縮短計算時間，可以只將所關心的重要部位設置為彈塑性材料，而將不重要的部位設置為線彈性材料，前提是這樣的設置不會影響對重要部位的分析精度。
本節摘自書籍《Abaqus 有限元分析實例詳解》-石亦平。
更多交流，可加qq443941211，abaqus千人學習群472295079/554322662。。
展開 《彈塑性力學》
ISBN：7801599292
印次：1
紙張：膠版紙
字數：391000
版次：1
內容提要：
本書系統闡述了彈塑性力學的基本概念、理論和方法。內容包括應力理論、應變理論、本構理論基礎、彈性本構理論、平面問題、空間問題、柱體扭轉、薄板理論、薄殼理論、彈性力學變分解法、經典屈服理論、經典塑性本構理論、彈塑性分析、塑性極限分析、廣義塑性本構理論及大變形理論。
本書可作為結構工程、機械工程、巖土工程、道路與橋梁工程等專業的碩士研究生教材，也可作為科技人員的理論參考書。
目錄：
第1章 彈塑性力學概論
第2章 應力理論
第3章 應變理論
第4章 本構理論概述
第5章 彈性本構理論
第6章 彈性力學邊值問題
第7章 平面問題直角坐標解法
第8章 平面問題極坐標解法
第9章 平面問題復變函數解法
第10章 空間問題
第11章 柱體扭轉
第12章 薄板理論
第13章 薄殼理論
第14章 變分原理與變分法
第15章 經典屈服理論
第16章 經典塑性本構理論
第17章 彈塑性分析與簡單例解
第18章 塑性極限分析嚴密解法
第19章 塑性極限分析近似解法
第20章 塑懷本構理論進階
第21章 大變形理論
附錄 數學基礎
參考文獻
展開 彈塑性力學——高等學校研究生教材
目錄：
第1章 彈塑性力學概論
第2章 應力理論
第3章 應變理論
第4章 本構理論概述
第5章 彈性本構理論
第6章 彈性力學邊值問題
第7章 平面問題直角坐標解法
第8章 平面問題極坐標解法
第9章 平面問題復變函數解法
第10章 空間問題
第11章 柱體扭轉
第12章 薄板理論
第13章 薄殼理論
第14章 變分原理與變分法
第15章 經典屈服理論
第16章 經典塑性本構理論
第17章 彈塑性分析與簡單例解
第18章 塑性極限分析嚴密解法
第19章 塑性極限分析近似解法
第20章 塑懷本構理論進階
第21章 大變形理論
附錄 數學基礎
參考文獻
展開 如何理解ANSYS彈塑性分析中的強化模型
先來回顧一些概念
什么時候才需要做彈塑性分析呢？線彈性分析階段就是應力和應變成正比唄，即應力=應變*彈性模量，卸載以后一切恢復原狀。一旦在達到材料的彈性極限后，繼續加載，使材料進入塑性階段，此時再卸載就無法恢復原狀。
那么在這個過程當中，構件產生的總應變就可以分為彈性應變和塑性應變兩部分，彈性應變依然和應力存在正比的關系，關鍵就是如何建立起來塑性應變與由此產生的應力之間的關系呢？這就需要引入塑性模型( Plasticity Models)了。
影響塑性應變的因素有很多，如加載歷史(這就是為什么彈塑性分析要涉及到荷載步了)、溫度、應力、應變率，以及一些內部因素，如材料的屈服強度、損傷等。
那么，塑性模型如何來描述塑性發展的過程呢？ANSYS用三個準則來解決這個問題：
屈服準則：加載過程中，一旦材料的等效應力超過屈服應力，程序判定進入塑性狀態，這是解決一個從彈性到塑性的過渡點問題；
流動準則：當構件發生塑性應變時，流動準則定義了應變方向，也就是說，流動準則可以描述在達到屈服后，在每一個荷載增量的作用下，塑性應變的各個分量是如何發展的；
強化準則：描述了初始屈服準則隨著塑性應變的增加是怎樣發展的。
關于“強化”，得多說幾句，當材料經過屈服階段的塑性變形后，卸載，再加載到屈服，新的屈服點要比原屈服點高一些。那第一次屈服點就對應著“初始屈服準則”，每一次的屈服都比上一次高一點，這個發展的過程就是強化。
根據強化過程是不是與方向有關來區分，如果一個方向加載-卸載作用后，各個方向上的強化效果相同，就叫做“等向強化”；如果一個方向加載-卸載作用后，各個方向上的強化效果不同，就叫做“隨動強化”。
這里，等向強化和隨動強化的區別，主要就在方向性上。
展開 
【JY】ETABS與Perform3D彈塑性分析功能對比示例
ETABS的發展迅猛，Perform-3D高效穩定，它們各有所長，相關鏈接可看：
【JY】結構工程分析軟件討論（上）
【JY】結構工程分析軟件討論（下）
經過十余年的推廣和實踐，
Perform-3D作為專業的建筑結構非線性分析與性能評估軟件在國內已獲得廣泛認同。
ETABS也是國內工程師們熟知的多高層建筑結構分析和設計軟件，抗震、減隔震的彈塑性分析一直是ETABS優勢功能之一。
從ETABS2016版本開始，ETABS不斷借鑒Perform-3D的功能特點加強完善性能化設計相關的功能，并進一步提升彈塑性分析效率。
當前的ETABS 目前已經融合了Perform-3D許多特色功能，建筑結構非線性分析與性能評估也成為ETABS的功能亮點。
對此，不少用戶關心兩個產品在這方面的使用方法和應用體驗有什么區別。（目前ETABS的分析功能基本與Perform-3D融合）
本文試圖從一個簡單例子入手，對比ETABS v18.1.0和Perform-3D v7抗震彈塑性分析的相關功能，從應用的角度帶來一些直觀的認識，供工程師們使用產品時參考。
1、模型概況
本例為5層鋼筋混凝土框架結構，規則對稱。本文借用這個例子來展示功能，并不探討結構本身的合理性。
該模型的
框架梁端指定了
塑性鉸（彎矩鉸）
，
框架柱兩端指定了纖維鉸
，施加雙向地震時程作用。分別獨自建立ETABS模型（圖1）和Perform3D模型（圖2），并盡量保證兩個模型的一致性。表1、圖3~圖5是部分計算結果對比，可以看到兩個軟件的計算結果吻合得較好。下文將逐一對比介紹模型的設置及相應的軟件功能。
展開 Simright 2018.08.24更新:支持彈塑性材料非線性分析功能！
https://www.simright.com/zh/blogs/simright-2018-08-24-tansuoxing/
更新語錄許多金屬在小應變時表現出近似線彈性的特性，此時材料的彈性模量為常數，而在高應力或應變情況下，金屬開始表現出非線性、非彈性的行為，我們通常稱之為塑性。本周Simright新增了彈塑性材料非線性分析功能，可在材料屬性界面選擇是否激活該功能。本次更新共有4項改進和修復，歡迎大家體驗，多提建議！希望大家支持云端CAE，支持Simright！
2018.8.18-2018.8.24
Simulator (在線仿真計算軟件)
1.新增：支持彈塑性材料非線性分析
支持在材料屬性頁面激活彈塑性材料非線性分析功能。
2.修復：打開他人項目后可以排除模型的部件
修復了在公開項目列表中打開他人項目后可以排除模型部件的問題。
Toptimizer(在線拓撲優化軟件）
1.新增：支持彈塑性材料非線性分析
支持在材料屬性頁面激活彈塑性材料非線性分析功能。
2.修復：打開他人項目后可以排除模型的部件
修復了在公開項目列表中打開他人項目后可以排除模型部件的問題。
⊙歡迎加入Simright QQ群：576512506
產品使用請訪問：www.simright.com
展開 梁單元的彈塑性-彈塑性梁單元在長度上任意位置都會考慮塑性嗎
當時需要采用Sap2000和Perform 3d進行鋼結構的靜力彈塑性和動力彈塑性分析。當時我和同學說：在Sap2000中，梁單元的彈塑性是通過塑性鉸定義的，在定義時需要指定塑性鉸的具體位置，比如在梁單元的兩端或者是中間任意位置定義相應的塑性鉸，軟件在計算時就會考慮這些塑性鉸的屬性而實現材料非線性。同學當時使用的軟件是Ansys/apdl，他表示很不屑：那Sap2000不行啊，Ansys的梁單元彈塑性并不需要指定塑性鉸，直接對梁指定彈塑性材料就可以實現彈塑性，很顯然Ansys更合理。我當時十分認同，認為在Sap2000中，如果實際中梁的中點處出現塑性，僅在兩端設置塑性鉸顯然無法捕捉到這個塑性，而如果采用Ansys，梁單元長度方向上任意位置進入塑性均可以捕捉到。
在后來對有限元和梁單元的不斷學習中，實際上對于這個問題已經有了更進一步的思考。實際上，即使在Abaqus和Ansys中，對于梁單元也不是在長度方向上任意位置進入塑性均可直接捕捉到的。在大部分的有限元軟件中，在梁長度方向上會設置若干個積分點，計算時僅僅會捕捉積分點的應力判斷是否進入塑性。
例如，對于abaqus的B33單元，在長度方向上有3個高斯積分點。其具體位置為：(0.1127016L，0.5L，0.887298L)；對于B31，在長度方向上僅一個高斯積分點，位置為中點處。
以下圖的B33為例：
長度為1m，截面為0.1m*0.1m的梁采用1個B33單元，左端約束，右端施加豎向荷載Fz=1N.
計算完成后查詢積分點的S11應力值：
按照前文提到的長度方向積分點的位置為：(0.1127016L，0.5L，0.887298L)，則三個積分點處的應力（截面頂或者底）計算為:
同理可計算M2和M3，結果均與abaqus查詢的結果一致。
展開 鋼筋混凝土結構彈塑性分析在ANSYS 中的實現
本文針對運用ANSYS 進行鋼筋混凝土結
構的彈塑性分析，通過與理論解比較，依據分析對象的結構層次（結構、構件）、分析類型（靜
力單調加載、反復加載）、荷載水平（線彈性、彈塑性），討論了單元類型、材料模型及模型參
數的選取，必要時甚至采用UPF 等二次開發工具進行分析。分析表明，合理的模型可以得到令
人滿意的結果。
關鍵詞 鋼筋混凝土結構 彈塑性 ANSYS不錯！
附件地址：http://download.caenet.cn/ShowInfoDetail.aspx?ID=7957
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