ANSYS在砌体结构非线性有限元分析中的应用研究
ANSYS软件在砌体结构非线性分析中的应用
安 阳工 学 院学 报 第 四期
Ｊｕ ａ ｆＡｎ ａ ｇＩｓｉ ｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ｌ ｙ ｎ ｎ ｔ ｕｅｏ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ｔ Ｔ ６ ７
Ａ Ｓ Ｓ 件在砌体结构非线性 分析 中的应用 ＮＹ 软
宋 扬 高均 昭 赵 军，
到广泛 应用 ， 但将 其应用 到砌 体结 构 中 的却 几乎 没 有 ，本 文尝试 利用 Ａ Ｓ Ｓ软件对 砌体 结构 进行 模 ＮＹ
图 １ 应 力 一 变 曲 线 控 制 点 应
３ 选 用 Ｎ ｗ ｏ — ａ ｈｏ ） ｅ ｔｎ Ｒ ｐ ｓｎ迭 代 法 （ Ｕ Ｌ Ｎ 。 Ｆ Ｌ Ｒ） 如 果结 合 弧 长法 ， 算 时 间会 增 加 。 通 过 比较 证 计 但
的教 学 与研 究 。
维普资讯
安 阳工 学 院 学 报
６ ８
Ｊｕ ｎ ｌ ｆＡｎ ａ ｇＩ ｓ ｔｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒａ ｙ ｎ ｎ ｔｕｅｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｉ Ｔ
实 结果 要 精确 许 多 。需 注 意 的 是如 果 不 选择 弧 长 法 。 不要 人 为地 固定 子步 数 ， 则 程 序 只 能按 指 也 否
定 的子 步 计算 ， ｅ ｔｎ Ｒ ｐ ｓｎ的优 点不 能 发挥 ， Ｎ ｗｏ — ａ ｈｏ
拟 。首先我们 可 以认 为当程序计算 到 刚刚不收敛 时
上一子 步所对 应 的荷载 为破 坏荷载 。 后利 用子 步 然 比例及 对 应 的应 力 （ 或应 变 ） 判 断 开裂 荷 载 。当 来 然 ， 需要 多次 尝试 ， 步逼近 。其 中最关 键的 问题 这 步
是如何对 非线 性 问题 （ 括材 料非 线性 和接 触非 线 包
结果 误差 较 大 。 了增 大计算 精 度 ， 用 Ｆ Ｌ 为 采 Ｕ ＬＮＲ
利用ANSYS对钢筋混凝土结构的非线性分析
． 用 多线性 等 向强 化模 型 ＭＩＯ模 拟 ， 升段 采用 Ｇ ０ １ — ０ ３ １ 非预 应 力钢 筋混凝 土 梁非线性 分析 Ｓ 上 Ｂ ５０ ０２ ２ ０ 本文梁截面尺寸为 １０ｉ ｑ ２０ｍＴ× ０ ｌ， ２ ｎ × ４ ｌ ３７０ｍｎ 两端采用铰 ｎ ｌ 规 定的公式 ， 降段 采用 Ｅ・Ｈ ｇｅｔ 下 ｏｎ ｓ ｄ建议 的模 型 ， 图 １所 ａ 如
２ １ 网 格 划 分 ．
结构分析 中网格 的疏密及形状对 结果 的好 坏影响很 大 ， 时 有 还会导致计算错误 。 由于本 文为 矩形截 面梁 ， 状规则 ， 形 用控 制
ＳＺ ０ｍ ７ 划分 成六 面体等 参 性材料 ， 以对预应力 和非预应力钢筋混 凝土结 构进行非 线性 分 边长 Ｅ ＩＥ＝５ ｍ划分后 约 １７６个单元 ， 所 单元计算结果较好 。 析 时都属 于材料非线 性 的问题 。Ａ Ｓ Ｓ分 析软件 中有 很多单 ＮＹ
满足工 程设 计 中的精 度 ， 预应力 筋采用 ３ —ｉ ８单元 模拟 ， 粘 ３ 计 算 示例 Ｄ Ｌｎ ｋ 有 用 Ａ Ｓ Ｓ分别对预应力和非 预应力钢 筋混凝土 矩形梁进 行 ＮＹ 结 预应 力筋的预应力采用 降温法 和初应变法分别计算分析 。
１ ２ 本 构关 系的选择 ．
了非线性分析 ， 对计算结果与理论值进行 了比较 ， 并绘制 出跨 中危
从中可以看 出｛ 凝 土开裂荷 载、 昆 钢筋屈服荷 混凝土为弹 塑性 材料 ， 考虑 其非线 性 的影 响 ， 需 分析 时采 用 险点的荷载 位移 曲线 ， 载， 限荷载及相应的跨 中位移值 ， 极 计算 中不考虑 自重的影响。 Ｗｉａ Ｗａｎ ｅ 破坏 准则 ， ｌｍ— ｒｋ ｒ ｌ 混凝 土单 轴 向受压应力一应 变 曲线 采
基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用
基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用引言：机械结构的设计和分析是现代工程领域中非常重要的一环。
为了确保机械结构的安全性、可靠性和性能优化，传统的试错方法已经远远不够高效。
基于ANSYS的有限元分析技术则成为一种强大、可靠的工具，广泛应用于机械结构的设计、分析与优化。
本文将介绍基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用，并探讨其优点和局限性。
1. 有限元分析的原理和基本步骤有限元分析是一种数值分析方法，将连续体划分为有限个单元，通过建立节点间的力学方程并求解，得出结构在不同载荷下的应力、位移等结果。
基本步骤包括几何建模、网格划分、材料属性定义、边界条件设置和求解结果分析等。
2. 实例：静力学分析以机械零件的静力学分析为例，利用ANSYS进行分析。
首先，进行几何建模，包括绘制零件的实体模型和确定边界条件。
接下来，通过网格划分将实体划分为单元，选择适当的单元类型和单元尺寸以保证计算精度。
然后，为每个单元分配适当的材料属性，包括弹性模量、泊松比等。
在设定边界条件时，要考虑结构的实际工作状况，如约束支撑和作用力的施加。
最后，进行静力学分析并分析结果，得出结构的应力分布和变形情况。
3. 动力学分析与振动模态有限元分析在机械结构的动力学分析中也有广泛应用。
动力学分析主要研究结构在外部激励下的振动响应。
通过ANSYS的有限元分析，可以预测结构的固有频率、模态形状和振动响应等。
这对于设计抗震性能优良的建筑物、减振器的设计等方面有着重要意义。
4. 热力学分析与热应力热力学分析是机械结构设计中的另一个重要领域。
通过ANSYS的有限元分析，可以模拟结构在热荷载作用下的温度分布和热应力。
这对于机械结构的材料选择、冷却系统设计等方面有着重要意义。
5. 优点与局限性基于ANSYS的有限元分析技术具有以下优点：- 高度准确性：有限元分析可以提供全面而准确的结果，能够实现对结构不同部分的局部分析。
- 设计迭代快速：与传统的试错方法相比，有限元分析可以快速进行多个设计迭代，从而实现最优设计。
ANSYS在砌体结构非线性有限元分析中的应用研究
ANSYS在砌体结构非线性有限元分析中的应用研究*李英民, 韩 军, 刘立平(重庆大学 土木工程学院,重庆 400045)摘要:在采用ANS YS进行砌体结构非线性有限元分析时,目前还缺乏可以借鉴的普遍性研究结论。
论文根据程序特点和研究问题的本质,探讨了ANS YS应用于砌体有限元分析时模型建立、材料本构、破坏准则、迭代算法、收敛准则、预应力的模拟等问题,以典型试验结果为基础,通过算例分析探讨了其适用性,并提出了相关建议。
关键词:ANS YS;有限元分析;砌体结构;非线性中图分类号:TU365 文献标识码:A 文章编号:1006-7329(2006)05-0090-07App licati on of ANS Y S to Fi niteE le m ent Analysis for NonlinearM asonry StructuresLI Y i n g-m in,HAN Jun,LI U L i-ping(Co llege o f C ivil Eng i neer i ng,Chongqi ng U nivers it y,Chongqi ng400045,P.R.China)Abst ract:ANSYS has beco m e an e ffecti v e too l for finite ele m ent analysis ofm asonr y str ucture,but there is fe w co mm on conc l u si o ns for reference.According to the characteristics ofANSYS and t h e essence o f t h e analysis,so m e key prob le m s i n fi n ite e le m ent analysis of m asonry structure w it h ANSYS,such as str uctural m ode lling,m aterial constituti o n,the da m age criterion,iterati v e a l g orit h m,conver gence criterion,si m ulati o n o f prestressi n g force and so on,are d i s cussed i n t h is paper.Based on the test results of typicalm asonry structures,t h e app licab ility o fANSYS to m asonry struct u ra l anal ysis is studied and so m e suggesti o ns for the app lication o fANSYS are presented.K eywords:ANSYS;finite e le m ent analysis;m asonry struct u re;non li n ear现代砌体结构正向高层、抗震方向发展。
有限元法与ANSYS在家具结构分析中的应用
在家具结构分析中，有限元法与ANSYS的应用方法与技巧如下：
1、选择合适的离散化方法：离散化方法直接影响计算精度和计算效率。在 选择离散化方法时，需要考虑计算资源的限制和实际问题的特点。
2、准确描述边界条件：边界条件是影响结构性能的重要因素。在建立模型 时，需要准确描述沙发的边界条件，如固定支撑、活动支撑等。
可以通过改变支架结构或材料属性来降低应力水平；又比如，某机枪弹匣附 近的零部件会受到较大的冲击载荷，可以通过增加加强筋或改变材料属性来提高 结构强度。
需要注意的是，有限元结构分析需要耗费大量的计算资源和时间，同时还需 要工程师们具备一定的有限元分析知识和经验。因此，在实际应用中，需要权衡 分析成本和实际需求的关系。此外，由于实际工况的复杂性和不确定性，有限元 分析结果可能存在一定的误差。因此，需要结合实际情况和实验数据进行验证和 修正，以获得更为准确的分析法已经成为一种广泛应 用于各种工程领域的重要工具。砌体结构是一种常见的建筑结构形式，具有传力 路径不明确、材料非线性等特点，因此，对其进行非线性有限元分析是非常必要 的。ANSYS是一款广泛使用的有限元分析软件，具有强大的非线性分析和仿真能 力，适用于各种工程领域的有限元分析。因此，本次演示旨在研究ANSYS在砌体 结构非线性有限元分析中的应用，以期提高分析精度和效率。
3、求解：通过ANSYS的求解器，对有限元模型进行求解，得到各节点的位移、 应力、应变等结果。
4、后处理：对计算结果进行后处理，包括结果可视化、数据提取、优化设 计等等。
通过有限元分析，可以获得某机枪在各种工况下的应力、应变、强度等参数， 为结构的优化和改进提供依据。例如，通过分析发现，某机枪的支架在不同工况 下会出现较大的应力集中，
2、数据采集
基于ANSYS有限元技术的结构分析
基于ANSYS有限元技术的结构分析基于ANSYS有限元技术的结构分析结构分析是工程设计中重要的一环，它通过对结构的力学行为进行研究和预测，为设计师提供改进和优化设计的依据。
随着计算机技术的发展，有限元方法成为了结构分析的重要工具。
ANSYS有限元分析软件是目前业界最常用的有限元分析软件之一，它具有丰富的功能和广泛的应用领域，在结构分析中发挥着重要作用。
有限元方法是一种通过局部逼近的代数方程组来描述连续介质力学行为的数值方法。
它将结构划分为一系列的有限元单元，通过对每个单元的行为进行数学描述，然后将所有单元的行为组合在一起，得到整个结构的力学行为。
ANSYS有限元分析软件提供了完善的有限元分析工具，可以对各种结构进行快速准确的分析。
在进行结构分析前，首先需要建立结构模型。
ANSYS提供了丰富的几何建模工具，例如通过实体建模、曲面建模或者直接导入CAD模型等方式，可以快速方便地构建结构模型。
然后，需要定义材料的力学性质和加载条件。
在ANSYS中，可以通过直接输入材料力学性质参数或者选择预定义的材料模型来进行建模。
对于加载条件，可以设置结构所受的外部力或者约束条件，如支座、固支等。
这些参数的设定对于分析结果的准确性和可靠性至关重要。
在建立好结构模型并设定好参数后，接下来就可以进行结构分析了。
ANSYS有限元分析软件采用了数值解方法，通过对结构物的力学方程离散化，将结构物划分为许多小单元，并在每个单元上进行力学方程的求解，然后将结果组装起来，得到整个结构物的力学响应。
采用有限元分析的好处是可以更准确地预测结构的变形、应力分布和应力集中等情况，从而为结构设计提供可靠的依据。
有限元分析除了可以进行线性静力学分析之外，还可以进行非线性分析、动力学分析、热传导分析、疲劳分析等。
例如，在进行非线性分析时，可以考虑结构的材料非线性、几何非线性、接触非线性等因素，以更真实地反应结构的力学行为。
在进行动力学分析时，可以考虑结构的振动频率、模态形态等，为结构抗震设计提供依据。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构非线性有限元分析
2、应力-应变曲线：描述了混凝土和钢筋的在往复荷载作用下的变形和能量吸收能力，显示 了结构的塑性变形和损伤演化过程。
参考内容
引言
钢筋混凝土结构在建筑工程中具有重要地位，其非线性行为对结构性能影响 显著。因此，进行钢筋混凝土结构的非线性有限元分析对于预测结构响应、优化 结构设计具有实际意义。本次演示将根据输入的关键词和内容，建立钢筋混凝土 结构非线性有限元分析模型，并详细描述分析过程、结果及结论。
基于ANSYS的钢筋混凝土结构 非线性有限元分析
基本内容
引言：
钢筋混凝土结构是一种广泛应用于建筑工程的重要材料，其非线性力学行为 对结构设计的安全性和稳定性具有重要影响。为了精确模拟钢筋混凝土结构的真 实行为，需要借助先进的数值计算方法，如非线性有限元分析。ANSYS作为一种 广泛使用的有限元分析软件，为钢筋混凝土结构的非线性分析提供了强大的支持。
对于钢筋混凝土，其非线性行为主要来自两个方面：混凝土的本构关系和钢 筋与混凝土之间的相互作用。在非线性有限元分析中，需要建立合适的模型来描 述这些行为。例如，可以采用各向异性本构模型来描述钢筋混凝土的力学行为， 该模型可以捕捉到材料在不同主应力方向上的不同响应。
二、ANSYS中混凝土本构关系研 究
在进行荷载试验时，通过施加不同大小和方向的荷载，检测结构的变形和破 坏过程。采用静力荷载试验和动力荷载试验两种方式，分别模拟实际结构在不同 荷载条件下的响应。在试验过程中，记录各阶段的位移、应变和荷载数据。
在进行有限元分析时，采用ANSYS软件对试验数据进行模拟分析。首先进行 模态分解，了解结构的基本振动特性。随后进行屈曲分析，预测结构的失稳趋势。 通过调整模型参数和网格划分，对比分析不同方案下的有限元计算结果，为结构 的优化设计提供依据。
ANSYS,ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与算例分析
表1跨中截面的应变和应力计算 结果对比
结论与展望
结论与展望
通过以上分析和算例对比，我们可以得出以下结论：ANSYS和ADINA在钢筋混 凝土结构非线性分析中均具有较高的准确性和可靠性，二者的计算结果非常接近。 这些软件提供了丰富的建模功能、强大的求解器和灵活的材料本构模型选择，使 得它们能够广泛应用于各种复杂的钢筋混凝土结构非线性分析问题中。
ANSYS和ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用步骤和常见问题
钢筋混凝土结构非线性分析基本原理和方法
ANSYS和ADINA都是广泛用于工程模拟的有限元软件，它们在钢筋混凝土结构 非线性分析中具有相似的应用步骤。具体而言，可以分为以下几个步骤：
钢筋混凝土结构非线性分析基本原理和方法
1、建立模型：根据实际结构，建立相应的计算模型，包括几何形状、材料属 性、边界条件等。
谢谢观看
ANSYS,ADINA在钢筋混凝土结构 非线性分析中的应用与算例分
析
目录
01 引言
03 表1跨中截面的应变 和应力计算结果对比
02 算例分析 04 结论与展望 Nhomakorabea 内容摘要
ANSYS和ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与算例分析
引言
引言
钢筋混凝土结构非线性分析在工程实践中具有重要意义，它能够帮助工程师 们更准确地预测结构的性能和行为。在众多非线性分析软件中，ANSYS和ADINA是 最常用的两个工具。本次演示将介绍这两个软件在钢筋混凝土结构非线性分析中 的应用原理、方法和算例，并对其优势和不足进行分析，以期为工程师们提供有 益的参考。
【ANSYS非线性分析】6-非线性分析应用
两曲线在下降段区间差别较大的原因在于，EC2规范建议的应力-应变关系中，当应变小于-0.0034时应力突降为零,因此截面刚度迅速降低。CEB规范建议的应力-应变关系随应变而逐渐的降低，截面刚度降低的也比较缓慢。
图6.1-4CEB规范与EC2规范建议的应力-应变关系截面分析结果比较
图6.1-5DIN 1045规范建议的应力-应变关系
图6.1-6钢筋混凝土柱截面
图6.1-7极限状态时混凝土压应力分布
图6.1-8弯矩-曲率(My-y)关系曲线
§6.2
6.2.1简化计算
利用虚功原理计算荷载挠度曲线：设两点集中加载简支梁，弯矩图、曲率分布图如下，
图6-2-1梁内力与变形
取支撑条件相同的简支梁为虚梁，拟求跨中挠度，在虚梁跨中施加单位荷载（求转角加单位力矩）。虚梁在单位力作用下的弯矩为，
三个高斯点计算的极限荷载值为Pmax= 0.045957 MN，相应的跨中挠度为wpmax= 0.016184.五个高斯点计算的极限荷载值为Pmax= 0.046073 MN，相应的跨中挠度为wpmax= 0.016568.相对极限荷载误差为0.23%以及跨中挠度is 2.32%.
由图6.2-6和图6.1-7，发现三个高斯点与五个高斯点的细微差别，在曲线峰值点处，三个高斯点有锋利的转折，而五个高斯点无此特征。图6.2-8为两曲线比较。.本例仅为材料非线性分析，如果同时考虑几何非线性分析，建议单元积分时最好取五个高斯点。
例4:单元—平面四节点等参元，整体式单元模式；分析方法—割线刚度法
图6-2-16钢筋混凝土简支梁
图6-2-17钢筋、混凝土应力-应变曲线
图6-2-18钢筋混凝土简支梁单元划分
图6-2-19荷载-挠度曲线
ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的应用
ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的应用一、本文概述随着现代建筑技术的不断发展，预应力钢筋混凝土结构因其独特的性能优势，如高强度、高刚度、良好的耐久性等，被广泛应用于桥梁、高层建筑、大坝等各类工程结构中。
然而，这种结构的非线性行为，特别是在承受复杂荷载和预应力作用下的表现，使得其设计和分析变得复杂而具有挑战性。
因此，寻求一种有效的工具和方法来进行预应力钢筋混凝土结构的非线性分析至关重要。
本文旨在探讨ANSYS软件在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的应用。
我们将简要介绍预应力钢筋混凝土结构的基本原理和特点，以及非线性分析的必要性。
然后，我们将详细阐述ANSYS软件的基本框架、功能模块以及其在非线性分析中的优势。
接着，我们将通过具体案例，展示如何使用ANSYS软件进行预应力钢筋混凝土结构的建模、预应力施加、荷载加载以及结果的后处理。
我们将对ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的效果进行评估，并讨论其在实际工程应用中的潜力和限制。
通过本文的研究，我们期望能为工程师和研究人员提供一种利用ANSYS软件进行预应力钢筋混凝土结构非线性分析的有效方法，为相关工程实践提供理论支持和实际指导。
二、ANSYS软件简介ANSYS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种工程领域的分析，包括结构、流体、电磁、热传导等多物理场耦合问题。
它以其高度的准确性、稳定性和广泛的应用领域而受到工程师和研究人员的青睐。
ANSYS提供了丰富的单元库和材料模型，使得用户可以准确地模拟各种复杂的工程问题。
在预应力钢筋混凝土结构的非线性分析中，ANSYS凭借其强大的非线性求解能力和丰富的材料模型库，可以模拟钢筋与混凝土之间的相互作用，以及预应力对结构性能的影响。
通过定义合适的材料本构关系、非线性行为以及接触关系，ANSYS可以对预应力钢筋混凝土结构在受力过程中的应力分布、变形行为以及破坏模式进行精确的预测。
ANSYS还提供了丰富的后处理功能，可以帮助用户直观地展示和分析仿真结果，如应力云图、变形云图、荷载-位移曲线等，从而帮助用户深入了解结构的受力性能和破坏机理。
基于ANSYS软件的结构非线性有限元分析及应用实例
设 定 。Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 单 元 库 中具 有 一 百 五 十 多 种 以上 不 同 的 单 元 类 型 ， 在 建 模 之 前 必 须 先 设 定 单 元 类 型 以模 拟 工 程 中各 种 结 构 和 材 料 ，
成。 计算完成 后， 可 以通过 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中的通用 后处理 器 Ｐ Ｏ Ｓ Ｔ １ 和时 间历程后 处理器 Ｐ Ｏ Ｓ Ｔ ２ ６查看 计算结果 。Ｐ Ｏ Ｓ Ｔ １ 可查看 整个模型
试验 互相 验 证 、 有 效 补 充 的 目的 。
实体模 型上或有 限元模型 ， 载荷步 是为 了获得解 答的载荷 配置 ， 子步 为载荷步 中间的点 ， 可利用子步逐 渐施加载荷 ， 以获得精确
解 并增加 收 敛性 。 （ ６ ） 求解 。 在Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ求 解 前 ， 先定义 分 析类 型、
属性 ； ２ ） 设 定 网格 划 分 控 制 ； ３ ） 生 成有 限元 网格 ； （ ５ ） 添 加 载荷 和边界约束 。 作 用 于 实 际 结 构 上 的载 荷 在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ程 序 中可 施 加 于
构的受力变形进行仿真分析 ， 不仅能大致预测结构的危险 区域和 破坏 情况 ， 及 时采 取相 应预防措施， 提 高工作效率 ， 而且能达到与
单 元 类 型 决 定 了单 元 位 于 二 维 空 间还 是 三 维 空 间和 的 单 元 自 由 或者选定的部分模型在某一子步的分析结果 。
度数 。 每 个 单 元 命 名 是 由一 个 标 识 单 元 类 型 的前 缀 和 特 定 的 数字 编号组成 。 （ ２ ） 设置 结构 材 料 特 性 。 材 料 特 性 依 据 不 同 的应 用 范 围 可分为线性和非线 性的、 各 向 同性 、 正交异性、 各 向异 性 的及 不 随
ANSYS结构非线性分析指南
ANSYS结构非线性分析指南ANSYS是一款非常强大的有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域的结构分析。
在常规的结构分析中，通常会涉及到线性分析，但一些情况下，结构出现了非线性行为，这时就需要进行非线性分析。
非线性分析可以更准确地模拟结构的真实行为，包括材料的非线性、几何的非线性和接触非线性等。
在进行ANSYS结构非线性分析时，需要考虑以下几个方面：1.材料的非线性：在材料的应力-应变关系中，材料的性质可能会发生变化，如塑性变形、损伤、软化等。
因此在非线性分析中，需要考虑材料的非线性特性，并正确选取材料模型。
2.几何的非线性：在一些情况下，结构本身的几何形态可能会发生较大变化，如大变形、屈曲等。
这需要考虑结构的几何非线性，并在分析中充分考虑结构的形变情况。
3.接触非线性：当结构中存在接触面时，接触面之间的接触力可能是非线性的，如摩擦力、法向压力等。
在进行非线性分析时，需要考虑接触面上的非线性行为，确保接触的可靠性。
在进行ANSYS结构非线性分析时，可以按照以下步骤进行：1.建立模型：首先需要根据实际情况建立结构的有限元模型，包括几何形状、边界条件和加载条件等。
在建立模型时，需要考虑到结构的材料、几何和接触情况，并进行合理的网格划分。
2.设置分析类型：在ANSYS中，可以选择静力分析、动力分析等不同的分析类型。
在进行非线性分析时，需要选择适合的非线性分析模块，并设置相应的参数。
3.设置材料模型：根据结构的材料特性，选择合适的材料模型，如弹塑性模型、本构模型等。
根据实际情况，设置材料的材料参数，确保材料的非线性行为能够得到准确的描述。
4.设置几何非线性：考虑结构的几何非线性时，需要选择合适的几何非线性选项，并设置合适的几何参数。
在进行大变形分析时，需要选择几何非线性选项，确保结构的形变情况能够得到准确的描述。
5.设置接触非线性：当结构存在接触面时，需要考虑接触面上的非线性行为。
在ANSYS中，可以设置接触类型、摩擦系数等参数，确保接触的可靠性。
ANSYS结构非线性分析指南
ANSYS结构非线性分析指南ANSYS是一个强大的工程仿真软件，能够对各种复杂的结构进行分析。
其中，结构非线性分析是其中一种重要的分析方法，它能够模拟结构在非线性载荷和变形条件下的行为。
本文将为您提供一个ANSYS结构非线性分析的指南，帮助您更好地理解和应用这个方法。
首先，我们需要明确结构非线性分析的目标。
一般来说，结构非线性分析主要用于研究结构在大变形、材料非线性、接触或摩擦等复杂条件下的响应。
例如，当结构受到极大的外力作用时，其产生的变形可能会导致材料的非线性行为，这时我们就需要进行非线性分析。
在进行非线性分析之前，我们需要进行准备工作。
首先，我们需要准备一个几何模型，可以通过CAD软件导入或者直接在ANSYS中绘制。
然后，我们需要选择合适的材料模型，这将直接影响分析结果的准确性。
ANSYS提供了多种材料模型，例如线弹性模型、塑性模型和粘弹性模型等。
接下来，我们需要定义边界条件和载荷。
边界条件指明了结构的固定边界和自由边界，这决定了结构的位移约束。
载荷是作用在结构上的外力或者外界约束，例如压力、点载荷或者摩擦力等。
在非线性分析中，载荷的大小和施加方式可能会导致结构的非线性响应，因此需要仔细选择。
接下来，我们需要选择适当的非线性分析方法。
ANSYS提供了多种非线性分析方法，例如几何非线性分析、材料非线性分析和接触非线性分析等。
几何非线性分析适用于大变形情况下的分析，材料非线性分析适用于材料的弹塑性行为分析，而接触非线性分析适用于多个结构之间的接触行为分析。
在进行非线性分析之前，我们需要对模型进行预处理，包括网格划分和解算控制参数的设置。
网格划分的精度会直接影响分析结果的准确性，因此需要进行适当的剖分。
解算控制参数的设置涉及到收敛性和稳定性的问题，需要进行合理的调整。
然后，我们可以进行非线性分析了。
ANSYS提供了多种求解器，例如Newton-Raphson方法和弧长法等。
这些求解器可以通过迭代算法来求解非线性方程组，得到结构的响应结果。
基于ANSYS软件的结构非线性有限元分析及应用实例
基于ANSYS软件的结构非线性有限元分析及应用实例郝艳娥;兰永强【摘要】This article briefly introduces ANSYS software to analyze the structural problems of the basic processes and procedures elaborated nonlinear finite element analysis and geometric nonlinear structural material based on ANSYS software. And the application of ANSYS software to the nonlinear behavior of a structure instance is simulated and analyzed.%文章简要介绍ANSYS软件分析结构问题的基本流程与步骤，详细阐述了基于ANSYS软件的结构材料非线性和几何非线性有限元分析方法。
并应用ANSYS软件对一结构实例的非线性行为进行了模拟和分析。
【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2014(000)021【总页数】2页(P166-167)【关键词】ANSYS软件;有限元;材料非线性【作者】郝艳娥;兰永强【作者单位】延安大学，延安，716000;延安大学，延安，716000【正文语种】中文ANSYS有限元软件界面友好、功能强大、方便实用，已广泛应用于土木、流体、热、电磁、声学等各种领域。
利用ANSYS软件对结构的受力变形进行仿真分析，不仅能大致预测结构的危险区域和破坏情况，及时采取相应预防措施，提高工作效率，而且能达到与试验互相验证、有效补充的目的。
虽然ANSYS软件应用在不同的工程领域里，相应的分析方法和步骤略有不同，但大多数分析的基本过程是：（1）单元类型的设定。
ANSYS单元库中具有一百五十多种以上不同的单元类型，在建模之前必须先设定单元类型以模拟工程中各种结构和材料，单元类型决定了单元位于二维空间还是三维空间和的单元自由度数。
ANSYS结构非线性分析指南_第六章
ANSYS结构⾮线性分析指南_第六章第六章单元⾮线性与单元死活6.1 单元⾮线性单元⾮线性指的是ANSYS中的⼀些特殊⾮线性单元在状态改变时表现出的刚度突变的⾏为。
例如，当缆索松弛的时候，它的总体刚度会突变为零，当分离的物体接触时，它们的整体刚度会急剧变化。
这些以及其它⼀些状态相关的刚度变化可以⽤⾮线性单元（如下所列）、单元死活选项（见§6.2）或修改材料特性（MPCHG）来模拟。
下⾯列出了ANSYS中的⾮线性单元，其中有些单元只可在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structure产品中使⽤。
关于⾮线性单元的详细说明参见《ANSYS Element Reference》。
COMBIN7COMBIN14COMBIN37COMBIN39COMBIN40CONTAC12 and CONTAC52CONTAC26CONTAC48 and CONTAC49TARGE169, TARGE170, CONTA171, CONTA172, CONTA173, and CONTA174LINK10SHELL41SOLID656.2 单元死活6.2.1 单元死活的定义当系统中添加（或删除）材料时，在模型中某些单元可能变为“存在”（或不存在）。
在此情况下，我们可以使⽤单元的死活选项来使单元死或活。
单元的这种死活特性在许多分析中是⼗分有⽤的，例如采矿、开挖隧道、建桥系列装配等等。
只有在产品ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical 和ANSYS/Structural中，我们才能使⽤单元的这种死活选项。
在有些情况下，单元的死活状态依赖于ANSYS程序的计算结果量，例如温度、应⼒、应变等等。
我们可以使⽤命令ETABLE 和ESEL来定义所选单元的些结果量和改变这些单元的状态（熔化、凝固、断裂）。
此过程对于模拟相变的影响、失效⾯的传播和其它与分析结果有关的单元状态变化是有⽤的（例如：在焊接过程中，当熔化的材料凝固时，相应单元应被激活）。
ANSYS在砌体结构非线性有限元分析中的应用研究
ANSYS在砌体结构非线性有限元分析中的应用研究
李英民;韩军;刘立平
【期刊名称】《土木建筑与环境工程》
【年(卷),期】2006(028)005
【摘要】在采用ANSYS进行砌体结构非线性有限元分析时,目前还缺乏可以借鉴的普遍性研究结论.论文根据程序特点和研究问题的本质,探讨了ANSYS应用于砌体有限元分析时模型建立、材料本构、破坏准则、迭代算法、收敛准则、预应力的模拟等问题,以典型试验结果为基础,通过算例分析探讨了其适用性,并提出了相关建议.
【总页数】8页(P90-96,105)
【作者】李英民;韩军;刘立平
【作者单位】重庆大学,土木工程学院,重庆,400045;重庆大学,土木工程学院,重庆,400045;重庆大学,土木工程学院,重庆,400045
【正文语种】中文
【中图分类】TU365
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际需预施加的力，为钢筋弹性模量，为钢筋面积，为钢筋的线胀系数。
作者曾用降温法成功模拟一工字形预应力混凝土梁。
文献［１７］也用降温法成功地模拟了后张法预应力混凝土箱型梁。
建议模拟预应力砌体时采用降温法模拟预应力。
６实例分析上文讨论了砌体有限元分析的若干问题，下文通过一些算例进行分析验证。
６．１关于有限元模型、迭代算法和收敛准则算例——砖柱设计一砖柱，截面为１．０ｍ×１．０ｍ，高１．２ｍ，砖和砂浆材料强度实测值为砖工。
＝１８Ｎ／ｒａｍ２，砂浆五。
＝６．５６Ｎ／ｍｍ２，柱顶作用轴向均布面荷载，砌体极限表１砖柱计算结果承载力为７．５６ＭＰａ。
为避免约束和加力点处应力集中导致计算发散，在上下各加一弹性柱段，在顶面施加荷载，若考虑环箍效应，中间柱段承载力应稍大于７．５６ＭＰａ。
采用整体连续体模型（ＳＯＬＩＤ６５单元），材料模式为ＭＫＩＮ＋ＣＯＮＣＲＥＴＥ。
计算得极限荷载列于表１，柱顶竖向位移示于图３，裂缝和压碎图示于图４，图中六面棱柱体表示单元压碎。
可见，不管压碎项打开与否，弧长法均能计算出荷载位移的下降段，但极限荷载比ＮＲ迭代法略低；采用ＮＲ法把压碎项关闭时极限荷载最接近实际。
故在此类高轴压构件极限承载力求解中，若不关心荷载一位移下降段时，可采用考虑压碎关闭的ＮＲ迭代法；若关心荷载一位移下降段时可采用考虑压碎关闭的弧长法，但有一定误差。
｝。
墨２位移／ｍ图３ＮＲ法和弧长法计算所得柱顶竖向位移ａ）ＮＲ法，压碎项打开（Ｆ＝５．７１ＭＰａ）ｂ）弧长法，压碎项打开（Ｆ＝４．９３ＭＰａ）ｃ）弧长法，压碎项打开（Ｆ＝３．６４ＭＰａ）图４ＮＲ法和弧长法计算裂缝（压碎）图图５给出了该砖柱按不同收敛准则计算得的力一柱顶位移关系。
显然，单独使用位移收敛准则计算所得极限承载力与实际相差较远，结果不可靠。
建议求解时采用力收敛准则或以力收敛为主、位移收敛为辅。
图５不同收敛准则计算所得柱顶竖向位移图６分离式墙片裂缝图为了验证整体模型和分离模型，用上述砖和砂浆参数建立分离式墙片（宽２．０ｍ×高１．３ｍ×厚０．１２ｍ）进行分析。
砖与砂浆采用ＳＯＬＩＤ６５单元，材料模式采用ＭＫＩＮ＋ＣＯＮＣＲＥＴＥ，砖与砂浆之间不考虑粘结滑移。
结果显示，计算极限荷载及破坏裂缝模式（图６）与试验相符。
这表明采用分离式建模、ＭＫＩＮ＋ＣＯＮＣＲＥＴＥ材料模式分析砌体抗压强度具有相当的精度。
６．２关于材料本构及破坏准则算例一砖砌体剪压复合受力试验模拟算例如图７¨８Ｉ。
材料强度实测值为砖ｆｌ。
＝１８Ｎ／ｍｍ２，砂浆五。
＝６．５６Ｎ／ｍｍ２。
采用分离式模型建模，均取ＳＯＬＩＤ６５单元，材料模式分别采用ＭＫＩＮ＋ＣＯＮ．ＣＲＥＴＥ材料和ＤＰ材料，有限元模型如图８。
砖和砂浆的应力一应变曲线按式（３）一（４）确定，其中砖取ｓ。
＝０．００１４５，占。
＝０．００２，Ｅｏ＝１．２８Ｘ１０４ＭＰａ；砂浆取图７模型试件图８有限元模型９４重庆建筑大学学报第２８卷占。
＝０．００２，Ｆ。
＝０．００５，Ｅ。
＝０．４×１０４ＭＰａ。
系数Ｃ、妒轴力施加完毕后再按第二载荷步施加ｙ。
按式（１）、（２）计算得到，其中取ｏｒ，＝０．１ｏｒ，，计算得到各模型极限承载力计算结果与试验值对比列于表砖的Ｃ＝２．３６３５２ＭＰａ，ｐ＝６０．５７ｏ，砂浆的Ｃ＝０．９５５２。
采用ＭＫＩＮ＋ＣＯＮＣＲＥＴＥ材料，极限承载力计算值ＭＰａ，ｐ＝５７．５４。
迭代法采用修正ＮＲ法。
在试件两较试验值略低。
采用ＤＰ材料，膨胀角取０即采用不侧施加轴力Ⅳ，在中间砖顶施加剪力ｙ，两侧砖底砂浆关联的流动法则时，极限承载力计算值较试验值偏高，底面竖向和ｙ向（由外向里）自由度约束。
计算时在ｐ≠ｏ时计算值较试验值明显偏大。
表２砖砌体剪压复合受力试件承载力计算结果图９给出了各模型的裂缝（压碎）图及塑性应变图。
可见，当Ⅳ／Ⅳ“较小时，裂缝破坏集中于灰缝处（图９ｃ、ｄ、ｅ），抗剪承载力较低；当Ⅳ／Ⅳ。
较大，采用ＭＫＩＮ＋ＣＯＮＣＲＥＴＥ材料时，破坏主要体现在砖体出现大量裂缝（图９ａ、ｆ），抗剪承载力大幅提高，这是由于Ⅳ／Ⅳ。
变大使砖和砂浆间摩擦力增大，且砂浆与砖共同作用时砂浆的变形对砖产生较大拉应力所致，这与试验现象相吻合；当Ⅳ／Ⅳ。
较大，采用ＤＰ材料时，计算所得破坏主要集中在灰缝上下端，这与试验现象不符。
ａ）模型１裂缝（压碎）图ｂ）模型２塑性应变ｃ）模型３塑性应变ｄ）模型４塑性应变ｅ）模型５裂缝（压碎）图ｆ）模型６裂缝（压碎）图ｇ）模型７塑性应变图９剪压复合受力试件裂缝（压碎）及塑性应变图因此，砌体承载力分析采用ＭＫＩＮ＋ＣＯＮＣＲＥＴＥ６．３关于预应力算例一预应力砌体墙模型试验模拟材料计算值比试验值稍低，具有较好的精度，且破坏现该试验采用如图１０所示的１：２缩尺模型Ｈ９Ｉ，分象符合实际；采用ＤＰ材料时建议ｐ，取０，其计算值比非预应力墙（ｗ一１，Ｗ一２）和预应力墙（ＰＷ一１，ＰＷ一试验值偏高，纯剪时误差较大，精度不及ＭＫＩＮ＋ＣＯＮ一２）两类。
截面尺寸及配筋详图１０，材料性能见表３、表ＣＲＥＴＥ材料模式。
４所示。
表３模型用材料强度等级或实测值／Ｎ·ｍｍ≈表４材料弹性模●｝／Ｎ·ｍｍ。
２蝉Ｊｉ迦Ｉ２－２３－３图ｌｏ试验试件的构造和配筋图以该试验模型为对象，建立有限元模型Ｆｗ一１０．２９ＭＰａ，应力应变曲线按式（３）、（４）采用。
钢筋采（非预应力约束墙，对应于试验中ｗ—Ｉ和ｗ一Ⅱ）、用ＬＩＮＫ８单元，材料模式为双线性随动强化模型ＦＰＷ（预应力墙，对应于试验中ＰＷ—Ｉ和ＰＷ—ＩＩ）和ＢＫＩＮ。
加载采用荷载步法，Ｆｗ一１和Ｆｗ一２第一荷ＦＷ一２（取消构造柱和圈梁后的非约束纯砌体模型，以载步施加竖向荷载ｏｒ。
＝０．３３３Ｎ／ｍｍ２，第二荷载步在对比约束砌体与非约束砌体的受力性能），如图１１所圈梁左端施加水平推力３６０ｋＮ。
预应力墙ＦＰＷ第一示。
混凝土和砌体均采用ＳＯＬＩＤ６５单元，材料模式采荷载步施加竖向荷载ｏｒ。
＝０．３３３Ｎ／ｍｍ２，第二荷载步用ＭＫＩＮ４－ＣＯＮＣＲＥＴＥ。
混凝土取强度平均值，Ｃ２０抗施加预应力，第三荷载步在圈梁左端施加水平推力压强度为１９．０４ＭＰａ，抗拉强度取为１．９ＭＰａ，Ｃ３０抗３６０ｋＮ。
预应力采用降温法施加，模型中预应力钢筋压强度为２６．１１ＭＰａ，抗拉强度取为２．６１ＭＰａ，应力应除上下两节点分别与锚具和压梁节点耦合，其它节点变曲线按混凝土规范采用；砌体采用按砌体规范计算和周围混凝土节点在ｘ、ｌ，向位移通过约束方程耦合出的强度平均值，抗压强度为３．１９ＭＰａ，抗拉强度为在一起，Ｚ向自由。
ａ）ｆＷ一１ｂ）ＦＰＷｃ）ＦＷ一２图１１墙体有限元模型各模型计算结果及与试验的对比情况见表５，图力约束砌体在柱顶施加３０ｋＮ预应力与施加１０ｋＮ预１２给出了各模型墙顶荷载位移（Ｐ—Ａ）曲线图。
可应力相比，开裂荷载提高３６％，极限荷载提高６％。
由见，非预应力约束墙体Ｆｗ—ｌ完全开裂荷载和极限荷图１２可知，砌体的刚度和抗裂性能以预应力约束砌体载的计算值与试验值较为接近，具有较好的精度。
预最好，普通约束砌体次之，非约束纯砌体最差。
应力约束墙体ＦＰＷ—ｌ开裂荷载和极限荷载的计算值较试验值略低。
非预应力约束砌体Ｆｗ一１与非预应力纯砌体墙肼一２相比，开裂荷载提高４７％，极限荷载提高９６％；预应力约束砌体ＦＰＷ一１与Ｆｗ一２相比，开裂荷载和极限荷载分别提高８３％和１０５％；预应图１２各模型墙顶荷载位移图表５墙片计算结果及试验结果对Ｉ；ＩＥ／Ｎ·ｍｍ。
图１３给出了部分模型最终墙体裂缝图。
如图１３ａ所示，Ｆｗ一１裂缝首先出现在加载一侧柱（左柱）内侧砖墙内以及中柱中间部位墙体内，随着水平荷载增大，左柱裂缝向柱内延伸贯通，中柱附近裂缝向两边沿约４５０方向斜向发展，并贯穿中柱，最终导致破坏（图１３ｂ），这与试验现象基本吻合¨９｜；ＦＰＷ一１的裂缝发展过程与Ｆｗ一１类似，ＦＰＷ一２比ＦＰＷ一１的墙体裂缝发展更加充分（图１３ｄ、ｅ、ｆ）；ＦＷ一２裂缝沿墙体底部贯通及墙体中部沿约４５。
方向斜向发展，裂缝发展不充分，裂缝少而集中（图１３ｃ），表现出明显的脆性。
ａ）Ｆｗ一１（Ｖ＝９１．０８ｋＮ）ｂ）ＦＷ一１（Ｖ＝１８７．０ｋＮ）ｃ）Ｆｗ一２（Ｖ＝８２．４ｋＮ）ｄ）ＦＰｗ一１（Ｖ＝９５．８ｋＮ）ｅ）ＦＰｗ一１（矿＝１９６．ｏｋＮ）ｆ）ＦＰｗ一２（Ｖ＝２０８．０ｋＮ）图１３各模型最终墙体裂缝图可见，采用上述建模方式、材料本构、降温法施加预应力、参数选取及ＮＲ算法等可以较好地模拟预应力及约束砌体的静力单调加载受力性能。
７结语探讨了用ＡＮＳＹＳ进行砌体结构非线性有限元分析的适用性及相关问题。
主要结论有：１）进行砌体极限承载力分析，采用整体连续体模型比分离模型精度稍差，但分离模型计算量大，分析规模较大时建议采用整体连续体模型。
２）弧长法极限承载力计算值较ＮＲ法偏低，在高轴压构件极限承载力求解中，若不关心荷载一位移下降段，可采用压碎项关闭的ＮＲ法；否则，可采用压碎项关闭的弧长法，但有一定误差。
３）建议求解时采用力收敛准则或以力收敛为主、位移收敛为辅，不宜单独使用位移收敛准则。
４）采用ＭＫＩＮ＋ＣＯＮＣＲＥＴＥ材料模式计算值比试验值稍低，具有较好的精度，破坏现象较符合实际；采用ＤＰ材料时建议妒，取０，其计算值比试验值偏高，纯剪时误差较大。
５）可采用降温法模拟预应力。
处理好上述砌体的建模、材料本构和破坏准则等问题，按照本文方法确定参数及算法，将ＡＮＳＹＳ用于砌体结构的非线性有限元分析应是可行的。
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