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ANSYS 非线性分析指南 (3) - 基本过程 (续 2)  

2010-10-05 06:48:28|  分类: ANSYS 非线性 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 (说明:本日志最初发布时,被告知有敏感词,不能公开发布。没想到现在整理时未对文件做任何修改却又能够发布了,可能是审查人员放假还没有回来吧)

    实例
    对于下面例子,如果不平衡力在每一个 DOF 处单独检查小于或等于 50000 * 0.0005 (也就是2.5) 且如果位移的改变 (以平方和的平方根检查) 小于或等于100 * .001 (也就是0.01) 子步将认为是收敛的。命令:
        CNVTOL, F, 50000, 0.005, 0
        CNVTOL, U, 100,0.001, 2

      -  平衡迭代的最大次数 (NEQIT)
        使用这个选项来对在每一个子步中进行的最大平衡迭代次数实行限制 (缺省 = 25)。如果在这个平衡迭代次数之内不能满足收敛准则,且如果自动时间步长是打开的 (AUTOTS),分析将尝试使用二分法。如果二分法是不可能的,那么分析将或者终止,或者进行下一个载荷步,依据你在 NCNV 命令中发出的指示)。
      -  求解终止选项 (NCNV)
    这个选项处理五种不同的终止准则
      -  如果位移太大,它建立一个用于终止分析和程序执行的准则
      -  它对累积迭代次数设置限制
      -  它对整个时间设置限制
      -  它对整个 CPU 时间设置限制
      -  弧长选项 ARCLEN
    如果你预料结构在它的载荷历史内,在某些点将变得物理意义上不稳定 (也就是结构的载荷位移曲线的斜度将为 0 或负值),你可以使用弧长方法来帮助稳定数值求解。

    激活弧长方法的典型的系列命令显示在这里
    注意 - 当合适时你可以和弧长方法一起使用许多其它的分析和载荷步选项,然而你不应和弧长方法一起使用下列选项:不要使用线搜索(LNSRCH),时间步长预测 (PRED),自适应下降 (NROPTON),自动时间步长 (AUTOTS,TIME,DELTIM),或打开时间 - 积分效应 (TIMINT)。
        -  时间步长预测 - 纠正选项 (PRED)
          对于每一个子步的第一次平衡迭代,你可以激活和 DOF 求解有关的预测。这个特点加速收敛,且如果非线性响应是相对平滑的,它特别的有用。在包含大转动或粘弹性的分析中它并不是非常有用。
        -  线性搜索选项 (LNSRCH)
          这个选项是对自适应下降的替代。当被激活时,无论何时发现硬化响应,这个收敛提高工具用程序计算出的比例因子 (具有 0 和 1 之间的值),乘以计算出的位移增量。因为线性搜索算法是用来对自适应下降选项 (NROPT) 进行的替代,如果线性搜索选项是打开的,自适应下降不被自动激活。不建议同时激活线性搜索和自适应下降。
         当存在强迫位移时,直到迭代中至少有一次具有一个的线性搜索值,运算才会收敛。ANSYS 调节整个 DU 矢量,包括强迫位移值;否则,除了强迫 DOF 处,一个小的位移值将随处发生,直到迭代中的某一次具有 1 的线搜索值,ANSYS 才施加全部位移值。
        -  蠕变准则 (CRPLIM,CRCR)
        如果结构表现出蠕变行为,可以指定蠕变准则用于自动时间步调整。(如果自动时间步长 (AUTOTS) 不是打开的,这个蠕变准则将无效。) 程序将对所有单元计算蠕应变增量 (在最近时间步中蠕变的变化) 对弹性应变的比值,如果最大比值比判据大,程序将减小下一个时间步长;如果比判据小,程序或许增加下一个时间步长。(同样地程序将把自动时间步长建立在平衡迭代次数、即将发生的单元状态改变、以及塑性应变增量的基础上,时间步长将被调整到对应这些项目中的任何一个所计算出的最小值。)  如果比值高于 0.25 的稳定界限,且如果时间增量不能被减小,解可能发散,且分析将由于错误信息而终止。这个问题可以通过使最小时间步长足够小以避免 (DELTIMN,SUBST)
        -  激活和杀死选项
        在 ANSYS/Mechanical 和 ANSYS/LSDYNA 产品中,你可以去杀死和激活单元来模拟材料的消去和添加。
        程序通过用一个非常小的数 (它由ESTIF命令设置) 乘以它的刚度从总质量矩阵消去它的质量 "杀死" 一个单元,对无活性单元的单元载荷 (压力、热通量、热应变等等) 同样地设置为零。你需要在前处理中定义所有可能的单元,你不可能在 SOLUTION 中产生新的单元。
        要在你的分析的后面阶段中 "出生" 的那些单元,在第一个载荷步前应当被 "杀死",然后在适当的载荷步的开始被重激活。当单元被重激活时,它们具有零应变状态,且 (如果 NLGEOM ON) 它们的几何 (开头长度、面积等等) 被修改来与它们的当前偏移位置相适应。
        -  杀死 (EKILL)
        -  激活 (EALIVE)
        -  改变材料性质参考号 (MPCHG)
        另一种在求解期间影响单元行为的办法是来改变它的材料性质参考号,这个选项允许你在载荷步间改变一个单元的材料性质。
        EKILL 适用于大多数单元类型;MPCHG 适用于所于单元类型。


    输出控制选项
    输出控制选项包括下列:
        -   打印输出 (OUTPR)
        使用这个选项来在输出文件 (Jobname.out) 中包括所想要的结果数据。
        -   结果文件输出 (OUTRES)
        这个选项控制结果文件中的数据 (Jobname.rst) 。

        OUTPR 和 OUTRES 用来控制结果被写入这些文件的频率。
        -   结果外推 (ERESX)
        这个选项依据缺省拷贝一个单元的积分点应力和弹性应变结果到结点而替代外推它们。如果在单元中存在非线性 (塑性、蠕变、膨胀) 的话,积分点非线性变化总是被拷贝到结点。
        注意对输出行使下列警告:
         *  恰当使用多个 OUTRES 或 OUTPR 命令有时可能有一点小的技巧。
         *  依据缺省,在非线性分析中只有最后一个子步被写入结果文件,要写入所有子步,设置 OUTRES 中的 FREQ 域为 ALL。
         *  依据缺者只有 1000 个结果集子步可以被写入结果文件,如果超过了这个数目 (基于你的 OUTRES 指定),程序将由于错误而终止。使用命令 /CONFIGN, RES 来增加这个界限。


    5  存储基本数据的备份副本于另一文件
        命令:SAVE
        GUI: Utility Menu > File > Save As


    6  开始求解计算
        命令SOLVE
        GUI: Main Menn > Solution > Solve > Current LS


    7  如果你需要定义多个载荷步,对每一个其余的载荷步重复步骤 3 至 6。

    8  离开 SOLUTION 处理器
        命令: FINISH
        GUI: 关闭 Solution 菜单


    步骤 3: 考察结果
    来自非线性静态分析的结果主要由位移、应力、应变,以及反作用力组成,可以用 POST1 通用后处理器或者用 POST26 时间历程后处理器来考察这些结果。
    记住用 POST1 一次仅可以读取一个子步,且来自那个子步的结果应当已被写入 Jobname.rst。载荷步选项命令 OUTRES 控制哪一个子步的结果被存储入 Jobname.rst。典型的 POST1 后处理顺序将在下面描述。
    要记住的要点:
      - 用 POST1 考察结果数据库中的模型必须与用于求解计算的模型相同;
      - 结果文件 Jobname.rst 必须是可用的。


    用 POST1 考察结果
    1   检查你的输出文件 (Jobname.out) 是否在所有子步的分析都收敛
        如果不收敛你可能不想后处理结果,而是想确定为什么收敛失败。
        如果你的解收敛那么继续进行后处理。
    2  进入 POST1,如果用于求解的模型现在不在数据中,执行 RESUME 操作。

        命令: POST1
        GUI:  Main Menu > General Postproc
    3  读取需要的载荷步和子步结果,这可以依据载荷步和子步号或者时间来识别,但是不能依据时间识别出弧长结果。
        命令:SET
        GUI:  Main Menn > General Postproc > Read Results > Load step
    同样地,你可以使用 SUBSET 或者 APPEND 命令来只对选出的部分模型读取或者合并结果数据。这些命令中的任何一个中的 LIST 参数列出结果文件中可用的解。同样可以通过 INRES 命令限制从结果文件到基本数据被写的数据总量;另外可以用 ETABLL 命令对选出的单元进行后处理。
    注意:如果你指定了一个没有结果可用的 Time 值,ANSYS 程序将进行线性内插来计算出那个 Time 处的结果。需要认识到,在非线性分析中,这种线性内插通常将导致某些精度损失,参看图 1─9 。因此,对于非线性分析通常应当在一个精确对应于要求子步的 TIME 处进行后处理。

                        ANSYS 非线性分析指南 (3) - 基本过程 (续 2) - htbbzzg - htbbzzg的博客

     4  使用下列任意选项显示结果
          选项: 显示已变形的形状;
          命令: PLDISP
          GUI:  Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shapes
     在大变形分析中一般优先使用真实比例显示 (IDSCALE, , 1)
          选项: 等值线显示
          命令: PLNSOL  或者 PLESOL
          GUI:   Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu 或者 Element Solu
     使用这些选项来显示应力、应变、或者任何其它可用项目的等值线。如果邻接的单元具有不同材料行为 (可能由于塑性或多线性弹性的材料性质、由于不同的材料类型、或者由于邻近的单元的死活属性不同而产生),你应当注意避免结果中的结点应力平均错误。


     同样地你可以绘制单元表数据和线单元数据的等值线。
          命令: PLETAB, PLLS
          GUIS:  Main Menu > General Postproc > Element Table > Plot Element Table
                        Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Line Elem Res
          使用 PLETAB 命令 (GUI 路径: Main Menu > General Postproc > Element Table > Plot Element Table) 来绘制单元表数据的等值线;

          使用 PLLS 命令 (GUI 路径: Main Menu > General Postproc > Plot Results > Line elem Res) 来绘制线单元数据的等值线。


    选项:列表
    命令:
      - PRNSOL (结点结果)
      - PRESOL (单元结果)
      - PRRSOL (反作用力数据)
      - PRETAB (数据表结果)
      - PRITER (子步总计数据) 等等
      - NSORT
      - ESORT


    GUIS:

      -  Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution
      -  Main Menu>General Postproc>List Results>Element Solution
      -  Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solution
    使用 NSORT 和 ESORT 命令在将数据列表前对它们进行排序。


    其它的性能:
    许多其它的后处理函数 - 在路径上映射结果、记录、参量列表,等等 - 在 POST1 中是可用的。对于非线性分析,载荷工况组合通常是无效的。


    用 POST26 考察结果
    同样地你可以使用 POST26 时间-历程后处理器考察非线性结构的载荷 - 历程响应。使用 POST26 比较一个 ANSYS 变量对另一个变量的关系。例如你可以用图形表示某一结点处的位移与对应的所加载荷的关系,或者你可以列出某一结点处的塑性应变和对应的 TIME 值之间的关系。

 

    典型的 POST26 后处理顺序可以遵循以下步骤:
        1  根据你的输出文件 (Jobname.OUT) 检查是否在所有要求的载荷步内分析都收敛。你不应当将你的设计决策建立在非收敛结果的基础上。
        2  如果你的解是收敛的,进入 POST26;如果当前你的模型不在数据库内,发出 RESUME 命令:
            命令: POST26
            GUI: Main Menu > Time Hist Postpro
        3  定义在后处理期间使用的变量
        命令:
            NSOL
            ESOL
            RFORCL
        GUI: Main Menu > Time Hist Postproc > Define Variables
        4  图形或者列表显示变量
        命令:
            PLVAR   图形表示变量
            PRVAR
            EXTREM  列表变量


        GUIS:

            Main Menu > Time Hist Postprac > Graph Variables
            Main Menu > Time Hist Postproc > List Variables
            Main Menu > Time Hist Postproc > List Extremes

 

    其它的性能
       
许多其它的后处理函数可用于POST26。


    终止正在运行的工作、重起动
       
你可以通过产生一个 abort  文件 Jobname.abt  停止一个非线性分析。一旦求解成功地完成,或者发生收敛失败,程序也将停止分析。
        如果一个分析在终止前已成功地完成了一次或多次迭代,你可以多次重启动它。

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