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NFX|非线性隐式动力

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midas NFX支持三大非线性分析
几何非线性:大 位移 、大应变、大转动
边界非线性:接触
材料非线性:弹塑性、超弹性、非线性弹性、蠕变

   midas NFX 使用 Hilber 、Hughes 和 Taylor 提出的方法 (HHT-α) 进行隐式直接时间积分。HHT-α方法是Newmark方法的广义形式,并保留了可控的数值阻尼效应。因此,它可以控制高频噪声并保持与Newmark方法相同的时间步长的二阶精度。HHT-α方法使用如下修改形式的动态平衡方程:

上式中   的取值范围是  ,决定数值阻尼效应。

引入下列假设

用(2)式和(3)式重新构建(1)式的动力学方程,得到:
其中,
时,HHT-α积分是无条件稳定的;当 =0,变成平均加速度法的 Newmark方法。
在midas NFX中,默认取值为 -0.05

Newmark方法 (  =𝟎)

𝑡+Δ𝑡时刻动态平衡方程:

引入下列假设 (与HHT-α相同 ):

用(6)式和(7)式重新构建(4)式的动力学方程,得到:

其中,
为什么HHT-α方法或者Newmark方法是隐式算法?
以Newmark 方法为例,进行计算过程的说明:
①初始计算:
  (1)形成刚度矩阵【𝐾】,质量矩阵【𝑀】和阻尼矩阵【𝐶】
②对于每一个时间步长:

1.从Newmark方法循环求解方程(8)式可见,有效刚度矩阵 中包含了 ,而一般情况下, 是非对角矩阵,所以在求解 的求逆是必须的。这种算法称为隐式算法。
2.当 ,Newmark方法是无条件稳定的,即时间步长Δt的大小可不影响解的稳定性。此时,Δt的选择主要根据解的精度确定,具体说可对根据对结构响应有主要贡献的若干基本振型周期的最小者 来确定,一般来说, 比结构系统的最小振动周期 大得多,所以无条件稳定的隐式算法以 的求逆为代价换取比有条件稳定显式算法大得多时间步长Δt
操作案例-跌落分析
动力荷载:电子产品具有 5m/s 的初始速度,整个结构具有重力加速度
约束条件:跌落平台底部固定
接触条件:
电子产品金属外壳与屏幕为一个整体,可用焊接接触
电子产品与跌落平台为一般接触,注意区分主从关系

开始模拟前:环境条件设置

第一步:导入3维几何体
第二步:定义材料

第三步:定义单元特性

第四步:网格划分
第五步:边界条件-接触
屏幕与金属外壳-焊接接触
电子产品外表面和跌落平台上表面使用一般接触
边界条件-约束支撑
第六步:荷载
重力

屏幕和金属外壳两个部件施加初始速度

定义分析工况
求解类型选择非线性隐式
子工况控制
运行分析求解
后处理-结果查看

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midas在船桥碰撞上的应用

来源:midas机械事业部
振动碰撞非线性电子焊接NFX材料控制
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首次发布时间:2023-03-22
最近编辑:1年前
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