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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.

2 預分析 在預分析步驟中，我們將審查以下內容： 數學模型：我們將研究控制方程 + 邊界條件以及包含在這個復雜的非線性數學模型中的假設。 Ansys 中的數值求解過程：我們將簡要概述 Ansys 用于求解非線性問題的求解策略，包括材料非線性和接觸非線性。 預期結果的手工計算：我們將使用我們的力學直覺和數學模型知識來預測 Ansys 的預期解決方案。

分析得到的反力結果和最終板的變形結果，對板折彎過程中機器噸位的選擇和板折彎后的形狀預測都具有一定的指導意義。關鍵詞：折彎成型；非線性；塑性1.引言板料折彎成形是指把薄板材料彎成一定角度的加工方法。

隱式方法可能難以確定更高塑性水平的收斂，尤其是當材料剛度下降時。與塑性密切相關的是應變速率相關的屬性，如剛度。另一種材料非線性形式涉及材料屬性（尤其是剛度）的突變，這通常是由相變或材料失效引起的。 非線性幾何結構 非線性幾何結構行為最常見的形式是大變形。在這種情況下，線性靜態分析中使用的小應變率公式不再有效。

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。

分析和求解控制 在3.35E-4秒內進行非線性瞬態分析。分析中包括大撓度效應（NLGEOM，ON命令）。該問題經歷了較大的塑性變形；因此引入大的塑性極限作為縮減因子（CUTCONTROL命令），以在非線性分析期間當解遇到收斂困難時自動減小步長。 結果和討論 結果顯示在兩個時間點：2.5E-4秒和3.35E-4秒。

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。

圖6所示是坯料的溫度場分布云圖，從圖6中可知坯料在與工模具接觸處雖然有摩擦熱的產生，但由于模具的溫度比坯料的低，且較易向空氣中散熱，所以溫度升高幅度不大，甚至溫度降低。擠壓筒中部和分流孔中部由于劇烈變形而產生的塑性變形熱難以擴散，所以溫度升高幅度較大。在工作帶處變形最為劇烈，溫度最高。

點擊上方藍字關注我們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。

案例教學邏輯：從 “知其然” 到 “知其所以然”：每個案例的教學均遵循 “問題診斷 - 技術選型 - 理論支撐 - 實操落地 - 結果復盤” 的邏輯：1) 先幫你識別案例中的 “流體大變形類型”（如破碎、拉伸、振動）與 “強非線性來源”（如接觸、材料塑性、載荷瞬時變化）；2) 再講解為何選擇某類算法（如 SPH、ALE、CEL），該算法的理論優勢如何匹配問題特點；3) 最后通過實操演示

擠壓變形第二步的仿真方法： 加載板子的變形預應力，按裝配狀態連接，計算連接處的彈性變形力。 但是：在第一步加載的時候就不是很容易實現。兩個夾層面需要設定接觸面進行接觸非線性仿真，經常發生接觸面穿透現象，需要小載荷步，多次調試。即使擠壓方式沒有穿透，應力分布也不是很均勻。

3) 材料力學行為：研究金屬材料的塑性變形、強度、疲勞和斷裂等力學行為，為擠壓和鍛造工藝提供理論支持。4) 新材料與新工藝：研究新型金屬材料的擠壓和鍛造工藝，開發高性能、高強度的金屬材料。5) 設備與工藝優化：研究金屬擠壓和鍛造裝備的設計、制造和優化，提高生產效率和質量。在研究過程中，金屬擠壓與鍛造裝備技術國家重點實驗室可能使用多種軟件工具來支持其研究項目。

非線性屈曲分析時考慮結構平衡受擾動（初始缺陷、載荷擾動）的非線性靜力分析，該分析時一直加載到結構極限承載狀態的全過程分析，分析中可以綜合考慮材料塑性、幾何非線性、接觸、大變形。非線性屈曲比特征值屈曲更精確，因此推薦用于設計或結構的評價。!3、非線性屈曲分析的理論計算及有限元計算 !理論解，根據Euler公式。其中μ取決于固定方式。 !

（大變形開關需要關閉），但是可以包含接觸和材料的非線性（彈塑性材料）。

材料屬性定義3.1 材料選擇 非線性材料：防撞梁常用鋼或鋁合金，需定義非線性屬性（如塑性應變、硬化模型）。 雙擊工程數據可以進入材料數據庫。 在Engineering Data中新建材料，設置密度、彈性模量、屈服強度等參數。 示例：鋼材密度7850 kg/m3，彈性模量210 GPa，泊松比0.3。

在求解過程中，負載、邊界條件、接觸條件、求解變量等無縫地轉移到新的網格中，不需要用戶輸入。非線性自適應網格技術減少了獲得精確和收斂解所需的時間和精力。

（三）材料非線性問題探索 彈塑性分析 基于塑性節點模型的非線性擬協調固體殼單元，可模擬金屬材料的彈塑性行為。單元通過在節點處檢查屈服條件（如 von Mises 準則），將塑性變形局部化于節點，避免了傳統積分點塑性算法的數值振蕩。如果進行三點彎曲梁的彈塑性分析，單元計算的塑性區擴展路徑將與實驗結果一致，極限載荷誤差將會小于 5%。