813ansys非线性分析实例GUI操作方法.docx

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813ansys非线性分析实例GUI操作方法

8.13.非线性分析实例（GUI操作方法）

这个实例运行的是在静载和循环点载荷的情况下，对弹塑性圆板的非线性分析。

你可以自定义一条塑性随动曲线和载荷步的相关选项，包括载荷步数的最大值和最小值，以及施加的外部载荷值。

在这个过程中，你可以学习到如何去解读，程序再写入非线性分析过程中产生的监控文件。

该程序使用增量求解过程来得到非线性分析的解，在这个例子中，外部总载荷的施加，是通过载荷步中的载荷子步数依次增加来实现的。

该过程采用牛顿---拉普斯迭代过程来求解每一个子步。

过程中，你必须为每个载荷步指定载荷子步数，因为载荷子步数，是用来控制应用于每个载荷步中第一个子步初始载荷增量大小的。

此外，该程序可以在一个载荷步中，为每一个子步自动决定载荷增量的大小。

当然，你可以指定载荷步的最大值和最小值，来控制这些子步中载荷增量的大小。

如果你定义了载荷子步数，这些子步数的最大号和最小号都是一样的。

而且在载荷步中，程序会用一个恒定的值来作为每个子步的载荷增量。

1问题描述

用平面4节点182单元来建立圆板的轴对称模型，并且设置它的轴对称选项来为模型划分网格。

选择几何分线性分析。

并且制定如下的运动约束：

固定住圆盘中心节点，使它的径向位移为0。

使位移圆盘外边缘的节点具有零径向位移和零轴向位移。

在第一个载荷步中施加静载，在随后的6个载荷步中施加循环点载荷。

请看问题的描述。

为第一个载荷步指定十个载荷子步，以保证施加在第一个子步的静载增量为总载荷0.125N/m2的十分之一。

同样，还要指定载荷子步数的最大值为50，最小值为5，以确保，如果圆板在求解过程中出现严重的非线性行为，那么载荷的增量就会减小到总载荷的1/50。

如果圆板的非线性行为一般，那么载荷的增量就可以提高到总载荷的1/5。

对于接下来的6个载荷步，都施加循环载荷，都运用4个载荷子步，设置子步数的最大值为25，最小值为2。

显示在整个求解过程中，施加循环载荷位置的节点，在垂直方向上位移，以及位于底部，固定边缘节点的反作用力。

2.问题说明

圆板的半径为1m厚度为0.1m。

下面是一些应用于此问题的材料参数：

EX=16911.23Pa

PRXY=0.3

材料的塑性随动硬化曲线为：

施加在圆板的静载为单位面积压力0.125N/m2。

施加在点上循环载荷历史如下面所示：

图8.17点的循环载荷历史

3.问题的描述

3.1设置分析标题和工作名字

1选择菜单路径设置标题

2写入标题"Cyclicloadingofafixedcircularplate-20114541."

3点击OK

4选着路径设置工作名称。

出现改变工作名称对话框。

5对话框中输入“axplate-20114541”然后点击OK。

3.2定义单元类型

1选择主菜单路径MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete.

2点击Add，弹出单元类型库。

3在左边的列表中，点击“StructureSolid”

4在右边的列表中，点击“Quad4node182”

5点击Ok。

关闭单元类型库对话框。

6点击Option。

弹出Plane82单元类型选项对话框。

7在单元属性的滚动框中，滚动到"Axisymmetric"，然后选择。

8点击OK。

9点击Close关闭单元类型对话框。

3.3定义材料属性

1选着主菜单路径MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels.弹

出定义材料模型属性的对话框。

2在材料模型的可用窗口中，依次双击如下选项图表：

Structural,Linear,Elastic,Isotropic.这时弹出一个对话框。

3输入16911.23作为杨氏模量EX

4输入0.3作为泊松比PRXY

5点击Ok。

编号为1的材料模型出现在材料模型定义框的左边。

3.4指定随动硬化材料模型（KINH）

1在材料模型的可选窗口中，依次双击如下选项：

Nonlinear,Inelastic,RateIndependent,KinematicHardeningPlasticity,vonMisesPlasticity,Multilinear（General）.随后弹出一个对话框。

2在表中输入如下的应变应力值：

0.001123514,19.00

3点击AddPoint按钮，然后输入下一对应变应力值：

0.001865643,22.80

4重复前一步依次输入如下的应力应变值：

0.002562402,25.08;0.004471788,29.07;0.006422389,31.73.

5点击Ok

6选择主菜单路径Material>Exit来退出材料模型属性对话框

3.5设置绘图轴的标签和绘制数据表

1选择主菜单路径UtilityMenu>PlotCtrls>Style>Graphs>ModifyAxes.弹出绘图坐标轴修改的对话框。

2键入TotalStrain作为x轴的标签。

3键入TrueStress作为y轴的标签然后点击Ok。

4选择主菜单路径MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels.弹出定义材料行为的对话框。

5在材料模型的对话框中，双击编号为1的材料模型，然后选择多线性随动硬化（General），然后弹出一个对话框，包括前面输入的应力应变数据。

6点击Graph按钮，在图形窗口中会出现一条由表中数据所描绘的图形。

7选择主菜单路径Material>Exit来退出材料模型属性对话框

8点击工具条上的SAVE_DBontheToolbar

3.6创建矩形

1选择主菜单路径UtilityMenu>Parameters>ScalarParameters.

2在可选区域输入"radius=0.1"然后点击Accept.这个值为圆板的半径，点击Close。

3在可选区域输入"thick=0.1"然后点击Accept.这个值为圆板的厚度，点击Close。

4选择主菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>ByDimensions.弹出通过尺寸创建矩形的对话框。

5在x坐标输入"0,radius"

6在y坐标输入"0,thick"，然后点击Ok。

就会在图形窗口中创建个矩形

7选择主菜单路径UtilityMenu>Plot>Lines.

3.7设置单元尺寸

1选择主菜单路径MainMenu>Preprocessor>Meshing>

MeshTool.弹出网格控制对话框

2点击SizeControls>Lines>Set.弹出线上单元尺寸的选择菜单。

点击两条相互垂直的线（2和4），在选择菜单中点击Ok，然后弹出对线的单元尺寸设置的对话框。

3输入8作为单元划分的分数，然后点击Ok

4重复1-3步，但是选择的是水平直线1和3，以及指定单元划分的分数为40。

3.8矩形的网格划分

1在网格划分工具中，选择Quad和Map点击MESH.，弹出面的选择菜单。

2点击Pickall

3点击工具条中的onSAVE_DB

4点击Close关闭网格划分工具条

3.9设置分析和载荷步选项

1选择主菜单路径MainMenu>Solution>UnabridgedMenu>

AnalysisType>AnalysisOptions弹出一个静态或者稳态分析对话框

2切换到large-deformationeffectsON然后点击Ok

3选择主菜单路径MainMenu>Solution>LoadStepOpts>

OutputCtrls>DB/ResultsFile.弹出控制数据和结果文件写入的对话框。

4确认每一个项目都被选中，然后选每一个子步来作为文件的写入。

点击Ok

3.10显示位移

在这个步骤中，需要显示位于对称轴上节点的位移，以及固定圆板末端的反作用力。

1选择主菜单路径UtilityMenu>Parameters>ScalarParameters.弹出标量参数对话框

2在可选区域输入"ntop=node（0,thick,0.0）"，然后点击Accept

3在可选区域输入"nright=node（radius,0.0,0.0）"然后点击Accept

点击Close。

4选择主菜单路径MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Nonlinear>Monitor，弹出选择显示菜单

5在选择框中输入"ntop"然后点击RETURN。

点击选择菜单中的Ok。

弹出显示对话框。

6在滚动框中选择需要显示的对象，滚动到UY然后选择。

点击Ok

7选择主菜单路径MainMenu>Solution>LoadStepOpts>

Nonlinear>Monitor.弹出选择显示的对话框

8在选择框中输入"nright"然后点击RETURN。

点击选择菜单中的Ok。

弹出显示对话框。

9在滚动框中重定义变量，滚动到"Variable2"然后选择，在滚动框中选择需要显示的对象，滚动到FY然后选择。

点击Ok

3.11设置约束

1选择主菜单路径UtilityMenu>Select>Entities弹出实体选择对话框

2在前两个选择框中选择Node和ByLocation，确认x坐标被选择，然后在Min,Max区域中输入"radius"点击Ok

3选择主菜单路径MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes在弹出的节点的选择菜单中选择U，ROT

4点击All。

在节点对话框中应用U,ROT

5点击"AllDOF"来约束自由度。

点击Ok

6选择主菜单路径UtilityMenu>Select>Entities.弹出实体选择对话框。

确认Nodes,ByLocation,andXcoordinates被选择。

然后在Min,Max区域中输入0，然后点击Ok。

这个过程用来选择X=0位置的节点。

7选择主菜单路径MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes。

在弹出节点的选择菜单中选择U，ROT

8选择All。

在节点对话框中应用U,ROT

9点击"UX"来约束自由度。

点击AllDOF度来取消选择它。

10输入0作为位移值。

点击Ok

11选择主菜单路径UtilityMenu>Select>Entities.弹出实体选择对话框确认Nodes和ByLocation被选择

12点击Y坐标，在Min,Max区域中输入“thick”点击OK

13选择主菜单路径MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnNodes在节点选择菜单中选择PRES

14点击All。

弹出ApplyPRESonnodes对话框

15在LoadPRES区域中输入0.125，然后点击OK

16选择主菜单路径UtilityMenu>Select>Everything.

17点击工具条上的SAVE_DB

3.12求解第一个载荷步

1选择主菜单路径MainMenu>Solution>LoadStepOpts>

Time/Frequenc>TimeandSubstps弹出时间载荷步对话框

2输入10作为载荷步数，输入50作为最大载荷子步数，以及输入5作为最小子步数。

点击Ok

3选择主菜单路径MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS.

预览状态窗口的信息然后点击Close

4在求解当前载荷步对话框中点击Ok

5当求解完成后，在弹出的信息对话框中点击Close。

6选择UtilityMenu>Plot>Elements.

3.13求解接下来的六个载荷步

1选择UtilityMenu>Parameters>ScalarParameters.弹出标量参数对话框

2在可选区域输入"f=0.010"点击Accept.点击Close

3选择主菜单路径MainMenu>Solution>LoadStepOpts>

Time/Frequenc>TimeandSubstps.弹出时间载荷步对话框

4设置载荷数为4，设置25作为最大载荷子步数，设置2作为最小子步数。

点击Ok

5选择主菜单路径MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes在节点选择菜单中应用F/M

6在选择区域内输入"ntop"然后点击RETURN，在节点选择菜单中的应用F/M，弹出ApplyF/M节点对话框。

7在force/mom方向选择框中选择“FY”在Force/moment区域中输入“-f”,点击Ok

8选择主菜单MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS.预览状态窗口中信息，然后点击Close

9在求解当前载荷步对话框点击Ok

10当求解完成的时候，点击信息框中的Close

11重复5-10步，在第7步中Force/moment中输入“f”

12重复5-11步，超过两次，总共三个周期（6个载荷子步）

13点击工具条上的SAVE_DB

3.14预览显示文件

1选择主菜单路径UtilityMenu>List>Files>Other。

弹出文件列表框。

选择axplate-20114541.mntr文件，然后点击OK

2预览时间步的大小，确认位移，以及反作用力在整个求解过程中进程。

3点击Close

3.15利用通用后处理器来显示结果

1选择主菜单路径MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>LastSet

2选择主菜单路径MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape.弹出变形显示对话框

3点击Def+undefedge作为显示的内容，点击Ok。

图形窗口中出现变形的网格。

4选择主菜单路径MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>ElementSolu弹出描绘单元求解数据对话框。

5在选择框的左边，选择Strain-plastic.。

在选择框的右边选择EqvplasticEPEQ，点击Ok。

在图形窗口中显示出云图。

6选择UtilityMenu>Plot>Elements.

3.16定义时间后处理器变量

1选择主菜单路径UtilityMenu>Select>Entities弹出实体选择对话框

2确认在前两个框里选中Nodes和ByNum/Pick，点击Ok。

弹出节点选择菜单

3在选择框中输入"ntop"点击RETURN。

点击Ok

4选择主菜单路径UtilityMenu>Select>Entities弹出实体选择对话框在第一个下拉框中输入Element，在第二个下拉框中选择Attach。

确认Node被选择。

点击Ok

5选择UtilityMenu>Select>Everything.

6选择MainMenu>TimeHistPostpro>DefineVariables.

弹出定义时间历程变量的对话框，点击ok,弹出时间历程变量对话框

7点击Elementresults.，点击Ok。

弹出定义单元数据对话框

8选择图形框中左上方的单元。

在选择菜单中点击Ok。

弹出定义节点数据的对话框

9选择左上方单元的左上方节点。

在选择菜单中点击Ok。

弹出定义单元结果变量的对话框

10确认量的参考序号为2

11在左边的列表中选择Stress，在右边列表中选择Y-directionSY

点击Ok。

弹出时间历程变量对话框，选择变量列表中的（ESOL）.对话框显示的单元号为281，节点号为50，itemS,componentY,andnameSY.

12点击Add。

重复7-10步，设定变量的参考序号为3.

13在定义单元结果变量的对话框中，选择左边列表中的Strain-elastic。

在右边列表中选择Y-dir'nEPELY。

点击Ok

14击Add。

重复7-10步，设定变量的参考序号为4

15在定义单元结果变量的对话框中，选择左边列表中的Strain-plastic。

在右边列表中选择Y-dir'nEPPLY。

点击Ok

16点击Ok弹出时间历程变量对话框

17选择主菜单路径MainMenu>TimeHistPostpro>Math

Operations>Add.弹出时间历程变量对话框

18输入5作为结果的参考序列号，按3作为第一个变量，按4作为第二个变量。

点击Ok，这样就吧你存储在变量3和4中的弹性应变和塑性应变加起来了。

他们的和是总应变，被储存在变量5中。

3.17绘出时间历程结果

1选择主菜单路径MainMenu>TimeHistPostpro>Settings>Graph弹出图形设置对话框

2点击单变量作为x轴的变量，输入5作为单变量序号。

点击Ok

3选择主菜单路径UtilityMenu>PlotCtrls>Style>Graphs>ModifyAxes.弹出关于图形显示的坐标轴修改对话框。

4输入TotalY-Strain作为x轴标签

5输入Y-Stress作为y轴标签，点击Ok

6选择主菜单路径MainMenu>TimeHistPostpro>Graph

Variables弹出显示时间历程变量对话框

7输入2作为图表的第一个变量。

点击OK

3.18退出

1选择工具条中的QUIT

2点击你想要保存的选项，然后点击Ok