Ansys-Workbench结构非线性介绍
本文摘要（由AI生成）：
这篇文档主要介绍了非线性问题的分类和 Ansys Workbench 中相应的设置。文档首先介绍了非线性问题的分类，包括几何非线性、材料非线性和接触非线性，并通过图片和实例进行了详细解释。接着，文档介绍了 Ansys Workbench 中的设置，包括软件设置、材料设置和接触设置，并提供了详细的图片和说明。文档还给出了一些参考文献和注意事项。
n1. 非线性
1.1几何非线性
1.2 材料非线性
1.3 接触非线性
1.4 ansysworkbench-报错
n2. Ansys_Workbench中的设置
2.1 软件设置
2.2 材料设置
2.3 接触设置
3. 参考文献
1.1几何非线性
•大变形
•悬臂梁，钓鱼竿
•斜拉桥绳索，古筝，吉他琴弦
•压杆失稳
•高速旋转带来的几何变化
一般工程经验，对于普通精度要求，变形超过5%或者转角超过10°时候建议打开大变形
1.2材料非线性
1.3状态非线性
接触是一种强非线性行为
•不互相穿透
•能传递法相压力和切向摩擦力
•一般分离时，不传递法向拉力
•状态不断变化，接触面刚度随接触状态时刻改变
分离
•生死单元
•损坏破坏
•内聚力分离即原来状态突变为不稳定状态
n1. 非线性
1.1几何非线性
1.2 材料非线性
1.3 接触非线性
1.4 ansysworkbench-报错
n2. Ansys_Workbench中的设置
2.1 软件设置
2.2 材料设置
2.3 接触设置
3. 参考文献
2.1软件设置
基本组织：载荷步、子步、平衡迭代
基本管理：时间，时间步控制
ANSYS迭代法：牛顿-拉斐逊法
非线性有三个求解器： 稀疏-比较强壮有效
预处理共轭梯度 PCG-最有效，
不强壮
波前-最强壮，效率低
l自动步长设置，程序控制或者根据需要开启
l开启时候注意：最小子步≤初始子步≤最大子步
l自动二分，如果在一个子步内收敛失败，程序将时间步间隔减小为先前大小的一半左右，自动成前一个收敛步，继续计算
l收敛曲线紫色为力收敛曲线，对应的是程序计算的单元或者节点平均力。
l蓝色是力收敛准则
l紫色在上意味着发散，在下意味着收敛
•力收敛是对收敛的绝对检测，用于判断内力与外力是否平衡。位移收敛是相对检测，只能作为力收敛的补充，再出现收敛困难时候，甚至可以关闭位移收敛功能
•如果模型中有转动自由度，转角收敛可以作为对力、转矩、位移的补充
•附加的收敛检测可能会产生过约束，导致收敛困难，此时可以只保留力收敛
•一般不用设置，出现收敛困难时候，考虑只保留力收敛。
线搜索用于增强收敛，开启时，只要检测到硬化效应，线搜索就会在位移增量上自动乘以0-1，对其进行减速。默认程序控制，遇到接触会自动打开
•结构载荷是力
•刚度增加的脆弱结构，比如钓鱼竿
•程序消息提示出现振荡收敛模式
•单元默认是机械，默认尺寸调整为自适应，可选择非线性机械
•简单结构普通自适应机械
•复杂模型，非线性机械网格质量好
•力学课本上采用的是工程σ-Ɛ曲线（名义应力应变曲线）；软件采用切线斜率代替真实σ-Ɛ曲线
•工程应力应变曲线，发生颈缩现象时候，随着应变增加，应力不增加；真实应力应变，随着拉伸过程中截面减小，截面上实际应力大于工程应力。A不同，工程A不变初始值，实际A实际值
•σ_t=σ(1+ε); ε_t=ln(1+ε)
•追求计算精度往往采用输入应力应变曲线或者多线性本构模型
•实际常采用双线性，切线斜率优先采用真实应力应变曲线的割线
•塑性应变（有效塑性应变）与真实应变转换关系
•ε_p=ε_t-ε_弹=ε_t-σ_t/(E )
2.2材料设置
双线性材料-双线性等向强化
多线性材料-多线性等向强化
2.3接触设置
接触分析主要分析接触体在外载荷作用下位移、应力场以及接触边界状态和接触力，是典型的非线性问题
Bonded 绑定，接触面无滑动
Noseparation 接触法线不发生分离，切向允许小滑移
Frictionless 无摩擦状态，可分离
Rough 静摩擦，不可相对滑动
Frictional 静/动摩擦，定义摩擦系数
ForceFrictional Sliding 滑动摩擦，刚体动力学用
contactsurface 在接触时会被被约束住从而阻止其穿透(penetrate)到targetsurface之中，targetsurface则可以穿透到contactsurface之中。
应该把刚体(rigid)指定为targetsurface, 可变形体定义为contactsurface.
contactsurface和targetsurface 选择的基本原则
n1.非线性
1.1几何非线性
1.2 材料非线性
1.3 接触非线性
n2.Ansys_Workbench 中的设置
2.1 软件设置
2.2 材料设置
2.3 接触设置
3. 参考文献
[1]《Ansys Workbench 有限元分析实例详解》--周炬、苏金英
[2]《 Ansys Workbench 工程实例详解》--许京津
[3]《Ansys Mechanical 结构非线性系列课程》--安世亚太
[4]《 Ansys Mechanical 结构非线性培训手册》
[5]《Ansys 疑难问题实例详解》--邹正刚
[6] Ansys 2022 帮助文档
基于已有经验整理，仅供参考，如有报错，概不负责
