結構非線性仿真的案例
【有限元】案例講解結構非線性仿真不收斂解決技巧
【有限元】案例講解結構非線性仿真不收斂解決技巧
主要通過分析一個揚聲器Kms(x)仿真不收斂的解決案例，來討論下有限元非線性計算時應該注意的事項，以及非線性計算時求解器設置。供各位參考。
昨天一個朋友用comsol分析一款支片（彈波）的Kms（x）時，用最大位移5mm計算時，收到一個錯誤提示：“達到最大牛頓迭代次數”。只能計算到2mm。我花了點時間幫助他解決了一下。就以此為案例，解剖下麻雀。
Comsol復雜模型的默認網格劃分/默認求解能力和非線性的計算能力相比較與其他軟件如Ansys或者ABAQUS是存在一定差距的，所以網格和求解器在求解復雜非線性模型時需要根據有限元計算理論進行一定的手動調整。
首先介紹下，Kms(x)的仿真分析大致有兩種思路：1.給定一個力，然后計算位移，力/位移就是Kms。2.給定一個位移，然后計算其他剛性部件的反作用力，力/位移就是Kms。這兩種思路對應的有限元軟件內部算法也略有差異，不過一般使用專業軟件不需要考慮那么深。
以下討論的解決技巧不局限于comsol,對其他軟件進行非線性仿真時出現不收斂也是適用的。
我的解決思路是這樣的：
1. 檢查結果。支片在2mm時顯然未拉伸至最大，所以不是因為變形過大造成不收斂。
2. 檢查求解記錄。通過查看求解器的收斂曲線，發現未相對誤差經過25次迭代之后未達到0.001，從而顯示不收斂。
3. 檢查參數。這個案例用的是給定一個位移，然后計算反作用力的方法。Comsol采用參數化掃描時，需要避開位移0點，否則Kms計算會出錯。所以位移設置修改為從-5.01mm計算到5mm。
4. 檢查物理場邊界/載荷設置。
展開 直播預告 | 非線性在汽車結構仿真中的典型應用
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汽車CAE仿真是利用計算機軟件對汽車整車或零部件進行數字化虛擬建模和模擬測試的技術。通過構建高精度的數字化模型，工程師可以在虛擬環境中評估汽車性能、檢測設計缺陷、優化部件結構等，從而大幅縮短實體樣機制造和測試的時間。其中，涉及到汽車結構的仿真分析工況復雜，常常關系到材料、邊界條件和幾何特性的變化。
在汽車結構仿真分析中，有一些特殊場景需要用到非線性有限元分析，對車身、底盤等結構件進行靜力學、動力學、振動等模擬，從而優化設計，確保結構安全性。
本期海克斯康直播講堂請到了我們結構仿真高級工程師陳建中為我們簡要介紹汽車結構分析中需要采用非線性仿真的場景，以及如何提升這些非線性仿真的精度和效率，趕快報名吧！
12月13日 14:00
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直播內容聚焦
?? 汽車CAE仿真的主要應用領域和優勢
?? 汽車結構分析中用到非線性仿真的場景
?? 如何在這些場景中提高仿真精度和效率
陳建中
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海克斯康結構仿真高級工程師，具有多年的整車工程仿真應用經驗。在高度非線性、強度耐久、及NVH舒適性分析方面有多年豐富的工程和咨詢項目經驗。
展開 【CAE案例】結構仿真對層壓木質結構的地震響應進行自動化非線性建模中的應用
基于code_aster 的超強能力，使在考慮摩擦的情況下，用自動化結構建模來設計復雜結構得以實現。這些非線性分析結果顯著優于線性分析，結構的動態特性在低加速度下也會變化。這些建模方法在未來可以拓展應用于其他結構系統。
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展開 極地船舶冰區結構非線性仿真分析關鍵技術
而極地船舶在層冰、碎冰、冰脊、冰山等極其惡劣和復雜的海洋環境中航行，船體結構受冰載荷作用具有較大的隨機性，在海冰的作用下，結構可能達到塑性變形。如與冰山等大型海冰漂浮物發生碰撞造成結構破損，則容易導致油氣泄漏，對極地海洋環境產生巨大影響。
極地船舶冰區航行
目前各船級社制定的冰區船舶規范基于不同的船與冰相互作用，考慮了航速、浮冰厚度、彎曲強度等，但是由于實際冰區環境的復雜性，還需借助試驗或數值分析的方法進行設計驗證。在公司ARC7破冰凝析油船自主研發設計方面，通過鉆研理論和實踐，經過上百次的仿真計算、數據分析對比，貨船所船體室掌握了冰區結構塑性極限承載力非線性仿真分析、基于變形能法對船與冰山撞擊結構失效仿真分析等非線性仿真關鍵技術。
01
冰區結構塑性極限承載力
非線性仿真分析
在極端冰情下，船體結構將保留一定的塑性變形，目前缺乏極地船舶結構發生塑性變形后的結構強度評估規范。本技術采用船體結構鋼材非線性彈塑性和冰載荷作用非線性仿真分析，評估船體結構在極限載荷下的變形及極限承載能力，得出在冰載荷作用下結構超過彈性階段進入塑性階段后的船體結構的各重要物理性能指標。
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
WB使用靜態結構便可計算出冷凍或加熱溫度。材料受熱后膨脹的性能參數由熱膨脹系數表示，如果實際熱膨脹系數與材料庫中不同，應按實際參數修改。
實例3 實例1中的孔軸裝配采用冷凍軸的方法，環境溫度為22℃（默認），求此時需要將軸冷凍到多少℃才能輕松裝入孔中。
Step1 邊界條件與分析設置。
在實例1基礎上，設置載荷步為2步，子步設置如下圖，打開弱彈簧。
默認第1載荷步計算界面數值偏移或者模型過盈，第2載荷步對軸施加熱條件，如下圖。
使用遠程約束控制環的外圈，遠程約束中所有方向均為0。
接觸算法使用法向拉格朗日。
Step2 結果后處理。
在結果中插入接觸工具——壓力，結果如下。
可見在1.35s作用接觸壓力降低為0，即第二載荷步的35%。通過插值計算可知此時溫度為
T=（-1000-22）*35%+22=-336℃。
即至少將銷軸冷凍到-336℃才能轉入孔環中。
實例4 這是一個官方的培訓算例，使用摩擦接觸仿真活塞/氣缸裝配中O型圈的壓入過程。這個算例綜合了超彈性、過盈配合、摩擦等問題。
Step1 建模。
建立靜力學算例，單位為mm。
在DM中建立如下草圖，由于是軸對稱模型，所以需要所有草圖在X正方向。活塞半徑為50厚度26，外圓柱面有一梯形卡槽，卡槽根部半徑46，用于裝配直接為6mm的橡膠密封圈，密封圈的模型初始與活塞有0.5mm干涉，氣缸與活塞之間有0.5mm間隙，其余尺寸不重要，讀者自行斟酌。
Step2 材料。
進入工程數據庫，創建新材料“橡膠”，采用超彈性的Neo-Hookean本構，Mu=20MPa，不可壓縮參數為0.015/MPa。
Step3 接觸與網格設置。
分析類型：在WB主界面，設置模型屬性為2D，進入Mechanical，設置模型2D行為為軸對稱。
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
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Ansys Workbench工程應用之——結構非線性（下）：狀態非線性（5）螺紋連接
螺紋連接在工程中被廣泛應用，特別是普通三角螺紋，被應用在各種緊固標準件上。本文所說的螺栓包括了螺釘、螺桿等。
1 螺紋的工程應用基礎
1.1 螺紋主要參數
以圓柱普通外螺紋為例說明螺紋的主要參數。
（1）大徑d——即螺紋的公稱尺寸，比如M8的螺釘，d=8mm。
（2）螺距P——螺紋相鄰兩圈的軸向距離，比如M8×1.25的螺釘，P=1.25mm。
（3）小徑d1——螺紋的最小直徑，在強度計算中作為螺桿危險截面的計算直徑。d1=d-1.0825P，比如M8×1.25的螺釘d1=8-1.0825*1.25≈6.65mm。
（4）中徑d2——確定螺紋幾何參數和配合性質的尺寸。D2=d-0.6495P≈0.9d，比如M8×1.25的螺釘d2=8-0.6495*1.25≈7.2mm。
（5）螺紋升角Φ——在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角，普通單線螺紋Φ=aectan（P/πd2）。下圖為普通粗牙螺紋的升角，細牙螺紋升角比粗牙螺紋稍小。
（6）接觸高度h——內、外螺紋旋合后的接觸面的徑向高度，h≈0.54P。
注意：螺栓往往有全螺紋和非全螺紋之分，非全螺紋的光桿尺寸為中徑或大徑尺寸，也有部分螺栓光桿的ds＜d1，比如不脫出螺釘，此時強度與預緊力應按更小的ds校核計算。
1.2 螺栓的材料與許用應力1.2.1 材料與性能等級
國家標準規定螺紋連接件按材料的力學性能劃分等級。螺栓、螺柱、螺釘的性能等級分為9級，自4.6至12.9。
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
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Ansys57線性和非線性結構靜力分析指南
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探索結構工程中的線性靜態分析與非線性分析
在結構工程領域，線性靜態分析和非線性分析是兩種常用的分析方法，用于研究和評估結構在受力情況下的行為和性能。本文將詳細介紹這兩種分析方法的基本概念、適用范圍、計算方法以及在實際工程中的應用。
1. 線性靜態分析
1.1 基本概念
線性靜態分析是基于線性彈性理論的一種分析方法。它假設結構的材料行為是線性的，即應力與應變之間存在線性關系；同時假設加載是靜態的，即載荷是恒定的且不隨時間變化。
1.2 適用范圍
線性靜態分析適用于小變形、小位移的結構，例如剛度相對較高、加載相對較小的情況。它通常用于進行結構的初步設計和評估。
1.3 計算方法
線性靜態分析采用有限元、有限差分、有限體積等數值方法進行計算。通過求解線性方程組，可以得到結構在靜態加載下的位移、應力等信息。
2. 非線性分析
2.1 基本概念
非線性分析考慮了結構在加載過程中可能出現的非線性行為，例如材料的非線性、幾何的非線性、邊界條件的非線性等。這些非線性因素可以包括材料的塑性變形、接觸問題、大變形、非線性材料性質等。
2.2 適用范圍
非線性分析適用于大變形、大位移、非線性材料行為等情況。它通常用于處理地震分析、塑性分析、非線性接觸問題等復雜情況。
2.3 計算方法
非線性分析需要采用更復雜的數值方法，例如增量法、有限元法中的非線性材料模型、非線性接觸模型等。這些方法考慮了結構在加載過程中的非線性響應，可以更準確地描述結構的行為。
3. 實際應用
線性靜態分析常用于進行結構的初步設計和評估，例如建筑物的靜力分析、橋梁的強度評估等；而非線性分析則常用于處理復雜情況，例如地震工程中的地震響應分析、大變形問題的研究等。
展開 ANSYS結構非線性分析
ANSYS結構非線性分析
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ANSYS結構非線性分析大全
ANSYS結構非線性分析
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斯姆勒 5.21-24 西安 | ANSYS工程結構強度、剛度、非線性分析及結構優化工程應用高級培訓
ANSYS 工程結構強度、剛度、非線性分析及結構優化工程應用高級培訓
一、培訓目標
（一）、理解有限元分析計算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結構強度、剛度的分析方法和非線性分析技巧；
（四）、掌握工程結構優化設計（拓撲優化、尺寸優化）分析方法；
（五）、培養獨立工程結構的力學分析能力。
二、增值服務
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元），可反復學習。
2、參與學員均免費注冊為雅典娜仿真技術共享云平臺會員，贈送仿真技術視頻數百G仿真技術視頻；
3、持本人學生證或教師證享有9折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
4、參與學員及單位均可享受雅典娜云平臺所有課程7折優惠。
5、單次課程參與培訓人數5人及以上，可安排就近城市開課。
三、主講老師
寧老師，斯姆勒數值仿真技術研究院首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。
展開 ABAQUS在結構非線性領域的案例分析及應用
對結構非線性感興趣的朋友可以掃描文末二維碼領取一份PPT講解，包括：非線性問題分類及求解、非線性問題求解方法 、材料非線性、幾何非線性、邊界非線性 、非線性彈性、非線性分析特點等。
隨著功能的不斷完善和精度的提高，ABAQUS正逐步減少與ANSYS在國內的市場份額差距，越來越多的工程師和學生開始使用ABAQUS解決工程問題。
ABAQUS的應用規模不斷擴大，主要是因為它的非線性功能更加強大，ABAQUS軟件的求解器是智能化的求解器，可以解決其它軟件不收斂的非線性問題。此外ABAQUS軟件的計算收斂速度較快，也更加容易操作和使用。
我們在學習ABAQUS時，很難在短時間內練習大量的不同案例。因為任何一個仿真分析想要高精度，都要考慮到工程項目中的實際影響因素，所以關鍵是我們如何通過有限的案例練習總結出可以舉一反三、觸類旁通的效果，只有這樣才能快速提升自己的實戰水平。
今天我們就以汽車工業、電子電器、航空航天、動力機械等行業中最常見的一些問題、流程和技巧為基礎，結合實際的項目案例，給大家準備了一個0基礎快速入門系統提升的訓練營。
展開 非線性結構分析doc四文檔
非線性結構分析
非線性結構分析1.doc
非線性結構分析2.doc
非線性結構分析3.doc
非線性結構分析4.doc
