ansys非線性準則設置的案例
應用ANSYS Mechanical進行非線性求解的設置指南 ￥5
<p> ANSYS Mechanical能夠對幾何非線性、材料非線性、接觸非線性、混合非線性（塑性和接觸等）、非線性屈曲等計算問題進行非常好的模擬仿真，本文旨在介紹在進行非線性求解時部分設置的含義，后續將不斷更新補充。</p><ol><li>非線性分析背景（什么是結構非線性以及非線性分類，定義）</li><li>構建非線性模型時如何控制有助于收斂？</li><li>【Solver Type】求解類型、【Weak Springs】弱彈簧、【Large Deflection】大變形簡介</li><li>自動時間步、重啟動控制簡介</li><li>收斂準則、【Line Search】線性搜索、【Stabilization】穩定性簡介</li><li>接觸、接觸協調、接觸探測方法、修剪接觸簡介</li><li>穿透和滑移容差、法向接觸剛度、 Pinball區域簡介</li><li>接觸行為簡介以及非對稱行為接觸表面的正確選擇指導</li><li>接觸中的體類型（Shell thickness effect簡介）</li><li>界面處理與接觸幾何修正</li><li>接觸工具與自接觸設置</li><li>單元死生與接觸過程控制</li><li>自適應網格控制</li></ol><p><br></p>
展開 ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設置用法概述
ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設置用法概述
付穌昇
引文：本文寫作目的對ANSYS Workbench平臺Mechanical涉及模塊接觸設置選項進行整理和編寫，以ANSYS官方幫助和教程對于非線性接觸問題的內容為基準（特此聲明），同時借鑒《ANSYS Workbench17.0數值模擬與實例精解》一書相關文字和配圖，以希望對初學者起到一定的引領作用。
一、接觸的基本概念
兩個分離的表面接觸并相互剪切時，就稱它們處于接觸狀態。處于接觸狀態的表面具有如下特點：
(1)不互相穿透。
(2)能夠傳遞法向壓力和切向摩擦力。
(3)通常不傳遞法向拉力。
接觸的上述特點使接觸表面之間可以自由地分開并遠離。接觸是強非線性的，隨著接觸狀態的改變，接觸表面的法向和切向剛度都有顯著的變化。對于大的剛度突變，收斂問題的挑戰性較大，另外接觸區域的不確定性、摩擦、以及部件接觸外不再有其他約束，都導致接觸問題的復雜化。
接觸一般可以考慮兩類接觸問題：
①剛性體-柔性體
②柔性體-柔性體。
其中剛性體不計算應力等。
Workbench-Mechanical提供如下接觸類型和接觸行為：
綁定Bonded：沒有穿透，不分離，面或者邊以及兩者之間不出現滑動。
不分離No Separation：與綁定類似，法向不分離，允許接觸面發生小量無摩擦滑動。
無摩擦Frictionless：不穿透，表面之間自由滑動，分離不受阻礙。
摩擦Frictional：滑動阻力與摩擦系數成正比，自由分離不受阻礙。
粗糙Rough：與無摩擦類似，但是不允許滑移。
后三種接觸行為均為非線性接觸行為，接觸行為與迭代次數如表1所示。
展開 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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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
圖8 有限元模型
9．求解設置
(1)進去求解器：Main Menu> Solution。
(2)設置分析類型：Main Menu> Preprocessor>Loads> Analysis Type> New Analysis→ Static→ OK。
(3)求解控制：Main Menu> Solution>Analysis Type> Sol’n Controls。
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。
展開 
Ansys Workbench工程應用之——結構非線性（下）：狀態非線性（4）過盈配合
設置接觸：刪除程序自動生成的接觸，手動添加接觸，分別是橡膠圈與活塞凹槽兩個邊的摩擦接觸，以及橡膠圈與氣缸3個邊（斜邊、左豎邊、圓角）的摩擦接觸，橡膠均為接觸體，摩擦系數均為0.2，行為均為不對稱，算法均為法向拉格朗日。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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展開 UEL 平面應變單元包含材料非線性（Mises屈服，各向同性硬化，J2流動法則和一致性準則） ￥20
UEL uel
發布平面應變4節點考慮材料非線性的UEL，UEL+材料非線性的程序走通了。最早2010年發布于simwe論壇，遷移至此！
UEL的具體設置如下:
1.平面4節點單元，4個應力輸出sigma（x），sigma（y），sigma（z），sigma(xy);4個應變輸出E（x），E（Y），E（z）=0，E（xy）；9個SVARS分別代表4塑性應變，4個流動應力，和一個累計等效塑性應變
2.本構關系（流動應力更新）：歐拉后推徑向返回，遵守Mises屈服，各向同性硬化，J2流動法則和一致性準則。
3.非線性求解：inp是載荷為邊界位移（目前流行的求解方式為增量迭代的方式， 具 體有位移增量迭代，載荷增量迭代，弧長增量迭代（riks），可以肯定的是我沒有采用弧長方法，至于默認求解迭代方式是位移控制還是載荷控制，我沒有在手冊中找到，但是論壇上有人說是位移控制）
4.積分方式：等參單元采用2X2的積分點
UEL uel
For and inp文件如下
展開 ANSYS5.7線性、非線性結構靜力分析指南
Ansys57線性和非線性結構靜力分析指南.pdf
非線性_幾何非線性分析.pdf
非線性_接觸分析.pdf
耦合場分析定義.pdf
非線性_接觸分析.pdf
非線性_彈塑性分析.pdf
Ansys57線性和非線性結構靜力分析指南
Ansys57線性和非線性結構靜力分析指南
Ansys57線性和非線性結構靜力分析指南.pdf
非線性_幾何非線性分析.pdf
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Ansys – Linear 和 Nonlinear Buckling，線性和非線性屈曲分析 ￥15
教程內容：
第1節：簡介
第1講屈曲簡介
第二講線性屈曲
第三講特征值屈曲
第4講線性屈曲示例-1
第五講線性屈曲示例-2
第2節：基于非線性的線性屈曲
第6講非線性屈曲簡介
第7講基于非線性的線性屈曲示例
第3節：非線性屈曲
第8講非線性屈曲簡介
第9講非線性屈曲示例第1部分
第10講非線性屈曲示例第2部分
第4節：后屈曲
第11講后屈曲簡介
第12講屈曲后示例
第5節：弧長法
第13講弧長法
第14講Ansys的基本原理
展開 【JY】ETABS的非線性直接積分法的設置與應用
圖11 迭代+事件到事件的求解策略
其他的選項設置限于篇幅不再展開，用戶可使用默認值，或參考最新版《CSI分析參考手冊》進行相關設置。
5.其他注意事項
求解器。ETABS中有三個求解器，分別是標準求解器、高級求解器和多線程求解器，可以通過分析>SAPFire高級選項進行求解器設置。一般來講，我們推薦首先采用標準求解器求解模態結果，由于標準求解器會給出所有警告信息，建議用戶處理掉所有警告，然后再采用多線程求解器進行非線性時程分析。提前處理警告信息，不但能提高后期非線性分析的收斂性，也可以大大縮短分析時間，達到“磨刀不誤砍柴工”的效果。
此外如果選擇了分析進程中的獨立進程，程序可以同時運行多個時程工況，時程工況的數量目前不超過8個或CPU物理內核的數量。
圖12 求解器選項
圖13 非線性鉸的分析模型
鉸的模擬。ETABS目前有兩種模擬鉸的方法，一種是單元屬性，另一種是連接單元。用戶可以通過分析>非線性鉸的分析模型選擇鉸的模擬方法，如圖13所示。這里我們強烈推薦采用單元屬性，采用單元屬性的收斂性和計算時間均遠遠優于使用連接單元。采用連接單元的優勢在于適用于FNA法，但是FNA法并不適合于大量非線性行為的場合，另外如果存在分層殼、單拉桿件、索或者需要考慮幾何非線性的情況下，FNA法并不適用。因此，大多數情況適合采用單元屬性模擬鉸。
6.小結
本文首先介紹了非線性時程分析的基本步驟。注意，在定義初始重力工況和非線性直接積分法時程工況時，應保持前置工況與后續工況的幾何非線性設置一致。
接下來，詳細介紹了阻尼參數的設置。
展開 SOL101線性靜力求解，SOL103模態求解，SOL105屈曲求解，sol106非線性靜力求解設置在hypermesh軟件界面中操作實現 ￥18.8
常見的求解類型包括SOL101線性靜力求解，SOL103模態求解，SOL105屈曲求解，sol106非線性靜力求解，sol145顫振分析求解，sol129非線性動力求解，sol107轉子復特征值分析（轉子臨界轉速）求解。
其中SOL145、SOL129、SOL107求解設置無法全部通過hypermesh軟件進行設置，建議在MSC PATRAN中設置后存為對應的求解bdf模板，供后續參考，其他建議通過hypermesh軟件設置后存為求解模板。
本文主要介紹SOL101線性靜力求解，SOL103模態求解，SOL105屈曲求解，sol106非線性靜力求解設置在hypermesh軟件界面中如何操作實現。
展開 
ansys非線性分析
ansys非線性分析
ANSYS workbench擠壓成型非線性分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習擠壓成型的三維模型處理
2、學習擠壓成型非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習擠壓成型非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 擠壓成型非線性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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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 如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
進階內容（需另付費，有需要可聯系）
（1）隔震支座在ANSYS中的批量建模方法，預計時間2024年02月
（2）如何在ABAQUS中模擬非線性單位隔震支座（連接器單元），預計時間2024年03月
3. 解決的問題
（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？
（2）如何確定隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系？
（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？
（4）如何驗證隔震支座模擬的正確性？
4. 隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系
我們知道，實際應用中，我們可以采用廠家提供的標準型號的隔震支座，也可以訂制特殊類型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時，我們都要將設計參數與隔震模型的力學參數對應起來，從而進行力學分析。
ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節點，每個節點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉動位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯，再用串聯的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。該單元可以引入雙線性強化模型，并考慮粘滯阻尼的影響。詳細參考《ANSYS結構分析單元與應用》。
在解決了單元類型之后，我們選擇一種常用的隔震支座，如圖1所示。
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