ansys幾何非線性選項的案例
ANSYS實例 | 剛平板壓縮橡膠的非線性分析——接觸、材料和幾何非線性
① Basic：Analysis Options→ 選擇大變形Large Displacement Static； Number of substeps輸入子步數6；在輸出頻率Frequency中選擇Write every Nth substep，where N=輸入1，見圖9(1)
(1) Basic選項
(2) Nonlinear選項
圖9 求解控制
②Nonlinear：設置非線性收斂準則Set convergence Criteria，見圖9(2)→ Replace，見圖10(1)→ MINREF中輸入-1，見圖10(2)→ OK→ Close→ OK。
圖10 非線性收斂準則
10．施加強制位移
Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural>Displacement> On Nodes→ 單選Min, Max, Inc，輸入變量名NCEN→ OK→ Lab2中選擇UY，VALUE中輸入-100
11．求解
(1) 保存求解前文件：Utility Menu> Files> Saveas→ 輸入Rubber_Load.db→ OK。
(2) 求解：Main Menu> Solution>Solve> Current LS→ File> Close→ Solve Current Load Step→ OK → Solution is done→ Close。
(3) 保存求解后文件：Utility Menu> Files> Saveas→ 輸入Rubber_Solve.db→ OK。
12．通用后處理器
(1)進入通用后處理Main Menu> GeneralPostproc。
展開 ANSYS幾何非線性概述
一、什么是非線性
什么是非線性(non-linear)？按照百度百科的解釋，非線性是指變量之間的數學關系不是直線而是曲線、曲面或不確定的屬性。而對于工程結構而言，非線性或者說非線性行為，是指外部荷載引起工程結構剛度顯著改變的一種行為。如果繪制一個非線性結構的荷載-位移曲線，則力與位移的曲線為非線性函數。
ANSYS非線性主要分為以下三大類：
1.幾何非線性
大應變、大位移、大旋轉
2.材料非線性
塑性、超彈性、粘彈性、蠕變
3.狀態改變非線性
接觸、單元生死
其中幾何非線性和材料非線性是土木工程結構計算中最為常見的兩種類型。
二、結構幾何非線性概念理解
如果一個結構在受荷的過程經歷了大變形，則變化后的幾何形狀能引起非線性行為。
例如，上述例子，桿梢在輕微橫向作用下是柔軟的，當外部橫向荷載加大時，桿的幾何形狀發生改變,力矩臂減小，引起桿的剛化響應。
幾何非線性主要分為如下三種現象：
1. 單元的形狀改變(面積、厚度)，其單獨的單元剛度也將改變
2. 單元的取向發生轉動，其局部剛度在轉化為全局分量時將會發生變化。
3. 單元應變產生較大的平面內應力狀態引起平面法向剛度的改變。
隨著垂直撓度UY的增加，較大的膜應力SX將會導致剛化效應。上述三種情況的關系如下：
三、ANSYS幾何非線性注意事項
1. 建模注意事項
a.單元選擇注意事項
在定義單元類型時，應明白如果分析的過程中有幾何非線性，應確保所選單元類型支持相應的幾何非線性效應。例如shell63單元支持應力剛化和大撓度，但不支持大應變；而shell181則支持所有的三類幾何非線性，可在單元描述的特殊特征列表中找到類似信息。
展開 CAE黑話：線性與非線性/幾何/材料/接觸三大類
?? CAE黑話科普：線性與非線性的“分水嶺”
在有限元分析（FEA）中，區分線性與非線性是方案制定的首要任務。簡單來說，線性是“理想化”，非線性才是“真實世界”。
1?? 線性 vs 非線性 (Linear vs. Nonlinear)
線性分析假設位移與載荷成正比，剛度矩陣
$$$$ 固定不變，計算一次即可。而非線性分析中，剛度矩陣隨計算過程變化，需要通過牛頓-拉夫遜法等算法進行多次迭代，計算量呈幾何倍數增長。
2?? 幾何非線性 (Geometric Nonlinearity)
當結構發生“大位移”、“大轉動”或“大應變”時，初始構型發生顯著改變（如釣魚竿受力）。此時，必須開啟大變形開關，以修正剛度矩陣對構型變化的響應。
3?? 材料非線性 (Material Nonlinearity)
應力與應變不再是簡單的彈性模量
$$$$ 比例關系。涵蓋材料的屈服（塑性）、超彈性（橡膠）、蠕變或粘彈性。一旦進入塑性區，卸載后將存在殘余變形。
4?? 接觸非線性 (Contact Nonlinearity)
最難收斂的一種。系統的邊界條件隨運動狀態改變。從“分開”到“接觸”，剛度會發生突跳。摩擦力的引入進一步增加了求解的不對稱性。
展開 SAUSAGE幾何非線性算例分析
該文討論了幾何非線性對兩個模型力學響應的影響；并通過與ABAQUS對比，驗證了SAUSAGE幾何非線性的正確性。
1 算例 1
模型如圖1所示，模型高4.5m，頂點與底點水平距離為0.1m；截面為矩形0.12m×0.12m，模型材料的彈性模量為3.0×104N/mm2；泊松比0.2；在模型底點固定，對頂點進行彎曲加載。
圖1 模型1示意圖
采用SAUSAGE和ABAQUS對此模型進行擬靜力分析；為對比幾何非線性對分析結果的影響，分別設置了考慮幾何非線性的工況和不考慮幾何非線性（即：線性）的工況，且均不考慮材料非線性。如圖 2所示，不考慮幾何非線性時，兩軟件的計算結果完全一致，位移隨時間為線性變化；考慮幾何非線性時，兩軟件的計算結果完全一致，與不考慮幾何非線性結果差異很大，位移隨時間為非線性變化。
展開 
TOSCA幾何非線性優化的優勢
下圖為使用Optistruct進行線性優化后的某支架模型：
對比Tosca非線性優化和Optisturct線性優化的結果，可以看到，Tosca優化后的結構，綜合考慮了螺栓預緊力的影響，考慮了三個載荷工況的影響，優化后的結構顯著減少了重量，增加了結構的剛度，并且易于鑄造。
由以上的實例可以看到，通過Tosca內部各程序的相互作用可以完成新產品結構在CAD/CAE系統中從概念到成品的閉環優化設計過程，同時，優化出來的結構更加貼近實際。
TOSCA幾何非線性優化的優勢.pdf
幾何非線性不收斂問題要怎么辦
做幾何非線性屈曲分析，一直不收斂，實在是頭疼
【iSolver案例分享】無鉸拱的幾何非線性分析
引言：結構有限元求解器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，本帖以無腳拱的幾何非線性大變形分析為例，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。
問題描述：
如下圖所示的拱圈，兩端拱腳固定約束，拱頂承受豎向均布荷載?？紤]幾何大變形，求解拱圈在荷載作用下的位移和應力分布。
操作：
（1）建立幾何模型：分別畫出拱軸線和截面，使用sweep功能生成拱圈幾何模型。為了荷載施加方便，在拱頂截面將拱圈切分。
（2）材料及截面賦予
使用線彈性材料本構，混凝土的彈性模量3.0×104MPa，泊松比0.2。創建solid,homogeneous截面并賦予拱圈。
（3）分析步創建
打開幾何大變形開關，設置初始增量步為0.01，最大增量步為0.02。
為了方便的查看拱頂的荷載位移曲線，需要創建拱頂的集合，并在歷史輸出中定義該集合的力和位移的輸出。
（4）荷載及邊界條件施加
兩端拱腳截面約束x、y、z三個方向的平動自由度，為方便收斂，在拱頂施加y向的強制位移位移。
（5）網格劃分
為配合iSolver求解器，選用C3D8單元進行求解。
（6）求解
分別提交abaqus和iSolver的求解。
展開 用Moldex3D計算幾何非線性的金線偏移
為了預測IC芯片在封裝過程中受到環氧樹脂流動所造成的金線偏移量值與行為，Moldex3D IC封裝模塊目前設定Moldex3D線性求解器作為默認方式；因為線性仿真能夠快速進行小變形分析，加速取得金線偏移結果。然而目前常見的重點分析案例，金線偏移都是基于大變形的結果，故使用線性分析的結果值，容易高估整體變形量。因此Moldex3D新增了支持非線性分析選項，用以改善金線偏移預測并獲得更準確的結果。
使用Moldex3D IC封裝模塊，金線偏移分析可分為兩種，即支持外部ANSYS和ABAQUS兩種應力分析求解器，針對幾何非線性及材料非線性的偏移計算。若使用內部Moldex3D的求解，目前已新增考慮幾何非線性的計算，但對于材料特性仍是線性計算。各種金線分析的求解器可支持線性與非線性分析狀況如下表所示。接下來我們也針對Moldex3D求解器進行非線性的金線偏移分析的操作流程和驗證結果，提出更進一步的分析結果比對。
應力求解器
非線性計算
線性計算
幾何非線性
材料非線性
ANSYS
V
V
V
ABAQUS
V
V
V
Moldex3D
V
V
各種應力求解器對應金線偏移分析支持項目
Moldex3D求解器金線偏移非線性計算設定流程 ：
步驟1 . 使用IC模塊在計算參數設定中，在封裝分頁下選擇應力求解器為Moldex3D。
步驟2 . 在金線偏移分析下的幾何字段選取非線性，并在最下方點選確認完成計算參數設定。
驟3 .
展開 C3D8單元幾何非線性算法研究及UEL開發 ￥99
因科研需要，一直在研究一些單元算法，看著網上相關資料很多，但是和商軟對標的非線性單元技術相對較少。非線性這方面ABAQUS比較受人認可，所以打算用空余時間研究一下ABAQUS的單元技術，推導編寫一下相關程序供大家討論。本人水平十分有限，主要是學習ABAQUS的文檔，力學理論和代碼方面的問題請大家不吝賜教。
本文主要推導ABAQUS在幾何非線性（大變形）有限元分析中，用于計算單元切線剛度矩陣的算法。幾何非線性意味著需要考慮變形梯度、應力的客觀性以及應變與位移關系的高階項?？偳芯€剛度矩陣通常由材料剛度矩陣和幾何剛度矩陣構成。附件是算法的研究報告及子程序測試情況。
ABAQUS三維實體單元幾何非線性算法研究.pdf
展開 【教程系列】ABAQUS教程系列之幾何非線性分析（LEE）
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講師：MACHANICS_LEE
擅長領域：HyperWorks/OptiStruct/Abaqus汽車零部件的結構分析
專家檔案:http://www.yqgqt.org.cn/content/other/1370
視頻ppt：
abaqus幾何非線性講義.pptx
視頻中工程源文件和模型文件請聯系qq 287969067
對視頻中有什么問題可以在下面回復提問，看到我會盡量回答的，
這是一套系列視頻，后期將會有更多視頻推出，歡迎大家關注并點贊～
Ansys Workbench工程應用之——結構非線性（下）：狀態非線性（4）過盈配合
由于密封圈與活塞之間有初始幾何穿透，所以將界面處理設置為“添加偏移，斜坡效果”，偏移=0，此處設置斜坡加載是為了在過盈計算中更易收斂。
計算初始接觸，如下圖，過盈量識別正確，且間隙與穿透都在各自彈球半徑內。
Step4 邊界條件。
本計算包括過盈與擠壓兩種計算，所以將載荷步分為2步，第一步用于計算橡膠圈過盈，第二步用于計算橡膠圈與氣缸、活塞之間的擠壓。
由于有超彈性材料的大變形，以及氣缸的大位移，所以打開大變形選項。
由于有摩擦力，所以使用非對稱牛頓法促進收斂。
其余設置如下。
對活塞施加遠程約束，約束點為（0，0），約束所有方向的移動與轉到，允許變形（柔性）。
從第2步開始，對氣缸下邊施加Y向強制位移10，X方向0。
Step5 結果與后處理。
在結果中插入總位移，接觸壓力，強制位移處的反力。
位移結果如下：
接觸壓力結果如下：
支反力結果如下，Y方向最大為8535N，說明氣缸運行需要這么大的驅動力。
擴展顯示設置如下：
寫在最后
WB已經能輕松計算各種過盈問題，讀者需要注意過盈量的加載方式，特別是當過盈量較大時，應使用斜坡加載促進收斂。
本期解讀了過盈裝配，下期將詳細解讀螺紋連接，敬請期待。
由于圖惜實踐經驗實在有限，文中也難免紕漏百出，敬請批評指正。
參考文獻：
[1] ANSYS 2022幫助文件
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平面單元和3D單元在處理幾何非線性有何區別？
我有一個關于幾何非線性的疑問的。
我用abaqus分析了一個彈性薄板在平面內應力作用下（軸向受拉）的約束反力和位移的曲線（荷載位移曲線），用的是位移加載的方式。分別用C3D8R單元和CPS4R單元進行模擬，當關閉大變形時，得出的兩條曲線完全重合；打開大變形后，兩條曲線差別很明顯，應變越大，差距越大。請問版主，這是什么原因呀？
abaqus在處理幾何非線性的時候，兩種單元的處理方式有什么區別呢？
請版主幫我想想辦法，謝謝。
35 Ansys Workbench工程應用之——結構非線性（下）：狀態非線性（5）螺紋連接
本期解讀了螺栓連接，非線性相關內容快寫完了，下期寫啥暫時還不知道，敬請期待。
由于圖惜實踐經驗實在有限，文中也難免紕漏百出，敬請批評指正。
參考文獻：
[1]《機械設計》——濮良貴、紀名剛
[2]《Ansys Workbench有限元分析實例詳解》——周炬、蘇金英
[3] ANSYS 2022幫助文件
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截面帶殘余應力和初始幾何缺陷的工字梁非線性屈曲分析
材料非線性行為：雙線性隨動強化BKIN，屈服強度460MPa
幾何非線性：長工字梁
其他:
1.采用梁單元beam188建模
2.各個梁截面初始含有初始殘余應力
加載示意圖：
梁單元初始殘余應力云圖：
梁單元等效應力云圖：
由此可見，結構發生屈服并不是因為達到材料的屈服極限，而是發生受壓失穩。
載荷和轉角曲線：
這類問題很多時候是采用的是殼單元建模分析，本文提供了一種新的思路，對于復雜模型，由于節點數目相比于殼單元要少很多，因此可以極大的提高求解的效率。
另外在提供一個新的思路，根據本模型的特點，其實也可以采用2D-3D擴展的方法。不過，這樣要花費比較大的計算資源。
過程如下：
1.首先采用平面應變單元，建立梁截面模型，然后采用施加截面的初始殘余應變。
2.將模型擴展到3D。輸出3d狀態下的初始殘余應力。
3.將上述模型拷貝兩份。其中一份用于得到殘余應力分布。另一份用于正常的特征值屈曲分析。
4.獲取特征值屈曲分析的變形作為初始幾何缺陷。
5.加入前面得到的初始殘余應力場載荷，進行非線性求解分析。
采用實體單元分析時，需要注意載荷的轉換。另外注意不要把初始應力場加到特征值分析時。
展開 【iSolver案例分享40】殼單元幾何非線性Benchmark校核01
iSolver為一個完全自主的面向工程應用的通用結構CAE軟件，對標Nastran/Ansys/Abaqus，以結構有限元分析為核心，具有靜力、模態、穩態、瞬態、非線性、多物理場等常用分析類型，兼容商軟模型接口，精度和商軟完全一致，并支持基于Python及C++的二次開發，快速集成客戶自研算法和分析流程，幫助客戶實現自研程序的商業化包裝和推廣，可用于航天、航空、船舶、汽車、機械、電子等各個領域。
本帖列舉了參考文獻【1】中所有的8個有限元幾何非線性殼的標準BenchMark算例，對比iSolver、商軟Abaqus及解析解的精度，用以驗證iSolver軟件對殼單元的幾何非線性求解性能，可iSolver軟件與abaqus軟件計算結果高度一致，所有模型和Abaqus誤差都在0.3%內。
參考文獻：
[1] Sze, Liu, Lo. Popular benchmark problems for geometric nonlinear analysis of shells.
1. Cantilever subjected to end shear force
（1）文獻測試算例及計算結果如下：
算例描述：
計算結果
（2）iSolver與abaqus計算結果對比:
a.最終云圖對比：
b.荷載-位移曲線對比
c.iSolver中動畫如下：
2. Cantilever subjected to End Moment
（1）文獻測試算例及計算結果如下：
算例描述：
計算結果：
（2）iSolver與abaqus計算結果對比:
a.最終云圖對比：
b.iSolver中動畫如下：
3.
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