ansys高级非线性分析四蠕变教学文案
ANSYS非线性分析指南
非线性结构分析非线性结构的定义在日常生活中，会经常遇到结构非线性。
例如，无论何时用钉书针钉书，金属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状。
（看图1─1（a））如果你在一个木架上放置重物，随着时间的迁移它将越来越下垂。
（看图1─1（b））。
当在汽车或卡车上装货时，它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量的啬而变化。
（看图1─1（c））如果将上面例子所载荷变形曲线画出来，你将发现它们都显示了非线性结构的基本特征--变化的结构刚性.图1─1 非线性结构行为的普通例子非线性行为的原因引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型：状态变化（包括接触）许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为，例如，一根只能拉伸的电缆可能是松散的，也可能是绷紧的。
轴承套可能是接触的，也可能是不接触的，冻土可能是冻结的，也可能是融化的。
这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。
状态改变也许和载荷直接有关（如在电缆情况中），也可能由某种外部原因引起（如在冻土中的紊乱热力学条件）。
ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。
接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性类型形中一个特殊而重要的子集。
几何非线性如果结构经受大变形，它变化的几何形状可能会引起结构的非线性地响应。
一个例的垂向刚性）。
随着垂向载荷的增加，杆不断弯曲以致于动力臂明显地减少，导致杆端显示出在较高载荷下不断增长的刚性。
图1─2 钓鱼杆示范几何非线性材料非线性非线性的应力──应变关系是结构非线性名的常见原因。
许多因素可以影响材料的应力──应变性质，包括加载历史（如在弹─塑性响应状况下），环境状况（如温度），加载的时间总量（如在蠕变响应状况下）。
牛顿一拉森方法ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。
然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程表示。
需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。
ANSYS教程,非线性结构分析过程
ANSYS教程，非线性结构分析过程尽管非线性分析比线性分析变得更加复杂，但处理基本相同。
只是在非线形分析的适当过程中，添加了需要的非线形特性。
非线性结构分析的基本分析过程也主要由建模、加载并求解和观察结果组成。
下面来讲解其主要步骤和各个选项的处理方法。
建模这一步对线性和非线性分析都是必需的，尽管非线性分析在这一步中可能包括特殊的单元或非线性材料性质，如果模型中包含大应变效应，应力─应变数据必须依据真实应力和真实（或对数）应变表示。
加载求解在建立好有限元模型之后，将进入ANSYS求解器(GUI：Main Menu | Solution)，并根据分析的问题指定新的分析类型(ANTYPE)。
求解问题的非线性特性在ANSYS中是通过指定不同的分析选项和控制选项来定义的。
非线性分析不同于线性分析之处在于，它通常要求执行多荷载步增量和平衡迭代。
下面就详细讲解一下进行非线性结构分析需要定义的各个求解选项、分析选项和控制选项是如何设置的，以及他们的意义是什么。
求解控制对于一些基本的非线性问题的分析选项，可以通过ANSYS提供的求解控制对话框中的选项设置来完成。
选择菜单路径：Main Menu | Solution | Analysis Type | Sol’n Controls，将弹出求解控制(Solution Controls)对话框，如下图所示。
从图中可以看出该对话框主要包括5个选项卡：基本选项（Basic）、瞬态选项（Transient）、求解选项（Sol’n Options）、非线性选项（Nonlinear）和高级非线性选项（Advanced NL）。
如果开始一项新的分析，在设置分析类型和非线性选项时，选择“Large Displacement Static”选项（不是所有的非线性分析都支持大变形）。
如果想要重新启动一个失败的非线性分析，则选择“Restart Current Analysis”选项。
选中下面的“Calculate prestress effects”单选按钮用于有预应力的模态分析时的预应力计算，具体内容见模态分析部分。
ansys高级非线性分析四蠕变
第一阶段 第二阶段
断裂 第三阶段
t
September 30, 2001 Inventory #001491 4-9
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
... 术语的定义
Training Manual
• 蠕变的三个阶段(续)
– 蠕变应变率可能是应力、应变、温度、和/或时间的函数。
• 本章将介绍ANSYS中可用的大量的隐式和显式蠕变法则。
– 主要讨论金属的蠕变。 然而, 讨论的各种观点也适用于塑料或混凝土 等其它材料的蠕变。
– ANSYS有隐式和显式两种蠕变分析过程。 首先讨论蠕变的一般知识， 然后是进行隐式或显式蠕变分析的细节。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-2
September 30, 2001 Inventory #001491 4-17
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
... 一般蠕变方程
Training Manual
• ANSYS 中可用的蠕变法则汇总如下:
Creep Equation Description Strain Hardening Time Hardening Generalized Exponential Generalized Graham Generalized Blackburn Modified Time Hardening Modified Strain Hardening Generalized Garofalo (Hyperbolic sine) Exponential Form Norton Time Hardening Rational Polynomial Generalized Time Hardening User Creep Annealed 304 Stainless Steel Annealed 316 Stainless Steel Annealed 2.25 Cr - 1 Mo Low Alloy Steel Power Function Creep Law Sterling Power Function Creep Law Annealed 316 Stainless Steel 20% Cold Worked 316 SS (Irradiation-Induced)
ansys教程完整
输入 显示提示信息，输入 ANSYS命令，所有输入 的命令将在此窗口显示 。
应用菜单 包含例如文件管理、选 择、显示控制、参数设 置等功能.
主菜单 包含ANSYS的主要功能 ，分为前处理、求解、 后处理等。
工具条 将常用的命令制成工具 条，方便调用.
输出 显示软件的文本输出。 通常在其他窗口后面， 需要查看时可提到前面 。
6. 声学分析 ●定常分析 ●模态分析 ●动力响应分析 7. 压电分析 ●稳态、瞬态分析 ●模态分析 ●谐响应分析 8. 多场耦合分析 ●热－结构 ● 磁－热 ●磁－结构 ●流体－热 ●流体－结构 ●热－电 ●电－磁－热－流体－结构
9. 优化设计及设计灵敏度分析 ●单一物理场优化 ●耦合场优化 10.二次开发功能 ●参数设计语言 ●用户可编程特性 ●用户自定义界面语言 ●外部命令
启动ANSYS
Objective
1-1. 启动ANSYS软件.
要启动ANSYS: 开始> 程序 > ANSYS 12.1 >Mechnical APDL Product Launcher
启动ANSYS(续)
当显示出这六个窗 口后，就可以使用 ANSYS了.
ANSYS窗口
1-2. ANSYS GUI中六个窗口的总体功能
5. 流体动力学分析 ● 定常/非定常分析 ●层流/湍流分析 ●自由对流/强迫对流/混合对流分析 ●可压缩流/不可压缩流分析 ●亚音速/跨音速/超音速流动分析 ●任意拉格郎日－欧拉分析（ALE） ●多组份流动分析（多达6组份） ●牛顿流与非牛顿流体分析 ●内流和外流分析 ●共轭传热及热辐射边界 ●分布阻尼和风扇模型 ●移动壁面及自由界面分析
Volumes Areas
ansys几何非线性+塑性+接触+蠕变
除去蠕变，这个模型的结果可靠性是不错的。
作了一系列接触问题，通过试验验证符合的很好。
模型解释：（1）一个弹性结构受压（接触）变形，到发生塑性变形。
（2）拿开压缩板，结构回弹，但不会回到原始位置。
（3）这时计算蠕变，释放掉应力。
（4）再压弹性结构到开始压缩位置。
比较这四步的接触力。
结果：第二，三步当然没有接触力，（若没有应力释放，第一、第四步接触力应一样，）有了应力释放，第四步接触力比第一步减小。
这个模型中的蠕变没用太好。
用的是隐式6号蠕变方程，蠕变是时间和应力的函数，参数是乱定的（应力释放太快）。
想请教有关蠕变方面的资料，尤其是材料蠕变方程选用及参数方面的资料。
/prep7!------------CuSn8----------ET,1,182,,,3mp,ex,1,115e9mp,prxy,1,0.3r,1,0.3TB,BKIN,1TBDA TA,1,470E6,0tm=100*SET,C1,1.5625E-14 !ASSIGN VALUE*SET,C2,1.5 !ASSIGN V ALUE*SET,C3, !ASSIGN V ALUE*SET,C4,0 !ASSIGN V ALUETB,CREEP,1,,,6 !ACTIV ATE DA TA TABLETBDA TA,1,C1,C2,C3,C4 !DEFINE DATA FOR TABLE!-----------contact-----------------ET,9,169ET,10,171R,9,,,0.1,0.1,,!RMORE,,,1.0E20,0.0,1.0,!RMORE,0.0,0,1.0,0,0,0.5!RMORE,,,1.0,0.0MP,MU,9,0.0!----------------geometryk,,2k,,2,0.2k,,,0.2k,,-0.2k,,-0.2,1.2k,,,1k,,2,1.2k,,1,1k,,1.25,1k,,2,1L,8,9,k,,1.5,1.2k,,1.75,1.45L, 1, 2 L, 1, 4 L, 4, 5 L, 5, 11larc,7,12,11,0.25 larc,11,12,7,0.25L, 7, 10 L, 10, 9 L, 8, 6 L, 6, 3 L, 3, 2LFILLT,11,10,0.3, ,!*LFILLT,4,5,0.5, ,!*LFILLT,11,12,0.3, ,!*LFILLT,4,3,0.5, ,FLST,2,16,4 FITEM,2,12 FITEM,2,15 FITEM,2,11 FITEM,2,13FITEM,2,10FITEM,2,1FITEM,2,9FITEM,2,8FITEM,2,7FITEM,2,6FITEM,2,5FITEM,2,14FITEM,2,4FITEM,2,16FITEM,2,3FITEM,2,2AL,P51Xrect,1,3,1.45+0.001,1.5type,1mat,1esize,0.05amesh,all!---------contact------------ allstype,10mat,9real,9lsel,s,,,6,7nsll,s,1esln,s,0esurf,alltype,9mat,9real,9lsel,s,,,17nsll,s,1esln,s,0esurf,all!------boundarylsel,s,,,3nsll,,1d,all,uxd,all,uylsel,s,,,19nsll,,1cp,11,uy,allcplgen,11,ux*get,nmin,node,,num,min d,nmin,uxksel,s,,,10nslk*get,ndis,node,,num,minfini/soluantype,staticnlgeom,onautots,onallssaverate,offtime,1e-8d,nmin,uy,-0.3nsub,20outres,all,allsolve*get,rf1,node,nmin,rf,fy *get,dis1,node,ndis,u,ytime,2e-8d,nmin,uy,0.0nsub,20outres,all,allsolve*get,rf2,node,nmin,rf,fy*get,dis2,node,ndis,u,y!BFUNIF,TEMP,90rate,onTIME,tm!NSUBST,10OUTPR,BASIC,10 ! PRINT BASIC SOLUTION FOR EVERY 10TH SUBSTEP OUTRES,ESOL,1 ! STORE ELEMENT SOLUTION FOR EVERY SUBSTEP SOLVE*get,rf3,node,nmin,rf,fy*get,dis3,node,ndis,u,yrate,offtime,tm+1e-8d,nmin,uy,-0.3nsub,20outres,all,allsolve*get,rf4,node,nmin,rf,fy*get,dis4,node,ndis,u,y/EOFtime,11d,nmin,uy,-0.0nsub,20outres,all,allsolve*get,rf11,node,nmin,rf,fy*get,dis11,node,ndis,u,y/eoffini/post1*get,rf2,node,nmin,rf,fy fini/eof。
【ANSYS非线性分析】4-非线性分析方法
01112121222y y d N d d R d M d d R ελφ⎧⎫
⎧⎫⎡⎤⎧⎫=∆+⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎢⎥
⎣⎦⎩⎭
⎩⎭⎩⎭ 改写为，
11112021222y y d N R d d d d M R d d εφλ-⎡⎤⎧⎫⎧⎫
⎧⎫=-⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎢⎥
-⎩⎭⎩⎭⎩⎭
⎣⎦ 求解过程中，可控制d φy 的值，求出相应的0d ε及荷载增量比例因子d λ。
由于ij d 与截面应变平面有关，需要迭代才能使截面补平衡力12,R R 趋近于零。
图4-9 位移控制法 在结构分析中控制指定位移增量，则P —δ曲线的下降段不难求得。
将底端固定顶端自由的柱，在柱顶端施加水平荷载，将柱的加载点处换为支座，而分析时控制该支座位移并求出该支座的反力，图4—9表示了得到的全过程分析P-δ曲线。
对于一般结构，将刚度矩阵重新排列，使得选择的控制位移排到最后，将原矩阵分块表示成以下形式，
111211121
22222K K du P R K K du P R ⎡⎤⎧⎫⎧⎫⎧⎫=∆+⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭⎩⎭⎩⎭
λ 改写方程为，
11
11121221
2222K P R K du du K P R K -⎡⎤⎧⎫⎧⎫⎧⎫
=-⎨⎬⎨⎬⎨⎬⎢⎥-∆⎩⎭⎣⎦⎩⎭⎩⎭
λ 需要指出的是，改写以后的系数矩阵是不对称的，也不是带状的，求解时需要较多的存储单元。
§4.5.4 修正完善后的弧长法 1．弧长法的基本原理
仍从结构增量平衡方程：{}{}{}11i i i i K w P g --=-∆∆λ∆。
ANSYS高级非线性培训手册第01章
• 所用的培训手册是幻灯片的完整拷贝。 • 附加练习题 中包含了练习题描述和指导。 • 通过指导老师可得到练习题文件的拷贝 (要求时).
引言
包括的主题
2. 单元技术 3. 高级率无关塑性 4. 蠕变 5. 率相关塑性 6. 超弹性 7. 粘弹性 8. Drucker-Prager/混凝土 9. 几何不稳定性: 屈曲 10. 单元死活
引言
材料 GUI
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 11.0
• 大部分材料和温度有关。材料 GUI 提供一个动 态的电子数据表, 表中和温度有关的常数可以方 便地添加和删除。
– 动态输入数据点(若可用) – 有些材料可以绘制温度相关的数据曲线。
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 11.0
本课程主要讨论18x 系列的单元，因为这些单元具有非线性的完整特征:
Elasticity
Isotropic, Orthotropic (MP) Interpolation
Plasticity
KINH/MKIN
• • • • • • • • •
• • • • • • • • •
• • •
• •
• • • • • • • • •
• • •
– – – – –
BEAM188/189 可具有多材料横截面. SHELL181 支持复合定义. HILL (各向异性Hill 势) 可用于任何塑性模型，包括蠕变（CREEP）、率相关（ RATE). CHAB (Chaboche 非线性随动强化) 可与任何各向同性强化组合. 虽然上面的空格有些是空白，这通常是因为选项不适用于 该单元. 所有的18x 单元支持 USERMAT 用户定义的材料和 USERCREEP用户定义的隐式蠕变法则 。单元 181-187 支持 USERHYPER 用户定义的超弹模型。用户可编程特性不包括在本课程中. 详情请参考 ANSYS用户可编程特性指南.
ANSYS讲义-非线性分析
FORCE CONVERGENCE VALUE = 4.687
CRITERION= 2.113
DISP CONVERGENCE VALUE = 0.1024E-01 CRITERION= 0.9406 <<< CONVERGED
EQUIL ITER 3 COMPLETED. NEW TRIANG MATRIX. MAX DOF INC= 0.3165E-02
也就是每一迭代步的求解误差与前一步误差的平 方成正比。
XJTU
2) 收 敛
Newton-Raphson 法需要一个收敛的度量以决定何时 结束迭代。给定外部载荷（Fa），内部载荷（ Fnr ）（ 由单元应力产生并作用于节点），在一个体中，外部载 荷必须与内力相平衡。
Fa - Fnr = 0
收敛是平衡的度量。
在这个接触例题中 ，接触面积未知， 它取决与施加载荷 的大小。
XJTU
非线性分析得到的结果
• 不能使用叠加原理! • 结构响应与路径有关，也就是说加载的顺序可能是
重要的。 • 结构响应与施加的载荷可能不成比例。
XJTU
非线性分析的应用
• 一些典型的非线性分析的应用包括：
– 非线性屈曲失稳分析 – 金属成形研究 – 碰撞与冲击分析 – 制造过程分析（ 装配、部件接触等） – 材料非线性分析 （弹性材料、聚合物） – 承受极限载荷的系统分析（塑性行为与动力响应）
• 力/力矩不平衡量 {R}
FORCE CONVERGENCE VALUE
• 最大的自由度增量 {u}
MAX DOF INC
• 力收敛判据
CRITERION
• 载荷步与子步数
LOAD STEP 1 SUBSTEP 14
ANSYSWorkbench结构非线性培训一般过程PPT教学课件
... 获得非线性求解
载荷步控制 (cont’d)
• 如果没有定义 (Auto Time Stepping = Program Controlled), WBMechanical将根据模型的非线性特性自动设定.
• 如果使用缺省的自动时间步设置, 用户应通过在运行开始查看求解信息和二 分来校核这些设置.
• 非线性Байду номын сангаас析会产生响应历程
响应历程动画
响应历程曲线图
... 查看非线性结果
• 对大变形问题, 通常应从Result工具栏按实际比例缩放来查看变形 • 任何结构结果都应该被查询到, 如下所示的等效应力
模型所示是一装配例子.
... 查看非线性结果
• 如果定义了接触, 接触工具可用来对接触相关结果进行后处理 (压力, 渗透, 摩擦应力, 状态,..等)
... 建立非线性模型
• 对任何结构单元, DOF(自由度)求解Du 是对节点求解 • 应力和应变是在积分点计算.
由DOF推导而来.
Dε BDu s, e
• 例如, 可由位移确定应变 ，经:
u
• 这里 B 称为 应变-位移矩阵
• 右图所示的一 4节点四边形单元有 2x2个积分点, 红点为积分点.
感谢您的观赏！
• 另外情况, 则必须包含特殊特征:
• 特定属性的单元 (如接触单元)
• 第3，4章中讨论
• 非线性材料数据 (如塑性应力-应变数据)
• 第5，6章中讨论
• 包括克服导致收敛问题奇异性的几何特征. (如. 增加尖角的半径)
• 需要特别注意:
• 大变形下的网格控制考虑事项
... 建立非线性模型
• 对于网格, 如果预期有大应变 , 形状检查选项应改为 “Aggress ive ”
ANSYS非线性分析205页PPT
16
11.2 结构非线性分析
➢ 11.2.1.2 设置求解控制 • 设置求解控制包括定义分析类型、一般分析选项和指定载
10
11.1 非线性分析概述
• 4.子步 • 当使用多个子步时，需要考虑度和计算时间的平衡；更多
的子步通常导致较高的精度，但是也增加了计算时间。 ANSYS通过两种方法来控制子步数。 ➢ 1）子步数或时间步长 • 通常可以通过指定实际的子步数或时间步长来控制子步数 。如果结构在整个加载时期显示出高度的非线性，并确保 解集收敛，则可以使用小的时间步长，可以对所有的载荷 步使➢ 2）自动时间步长 • ANSYS基于结构的特性个系统的响应来调整时间步长。
如果结构从线性到非线性变化，或者想要在系统响应的非 线性部分期间变化时间步长，则可以根据需要使用自动时 间步长来调整时间步长，从而使精度与时间达到平衡。 • 二分法是一种对收敛失败自动矫正的方法，在不能确保问 题收敛时可以使用二分法。此方法将把时间步长分成两部 分，然后从最后收敛的子步自动重启动。
ANSYS非线性分析
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
非线性分析
11.1 非线性分析概述
• 11.1.2 非线性分析的基础知识
增量加载，程序在每一步中进行平衡迭代。静态和瞬态分 析的主要不同点在于瞬态分析需要激活时间积分效应。所 以，在瞬态分析过程中，“时间”表示的是实际的时序。 自动时间步长和二分法同样也适用于瞬态分析。
ANSYS高级非线性培训手册第05章课件
Bilinear Isotropic
Viscoplasticity Hardening (TB,BISO)
(TB,RATE + Multilinear Isotropic
TB,HILL)
Hardening (TB,MISO)
Nonlinear Isotropic
Hardening (TB,NLISO)
BISO, MISO, NLISO, BKIN, HILL
BISO, MISO, NLISO, HILL
None
Suitable for small strain rates
Suitable for large strain rates
Suitable for small strain rates
Long periods, creep and plasticity Short periods, usually for impact-
粘塑性
... RA• T这E意味粘着塑应力性比选率作项为应变率的函数而改变。
• 下面是一个应变率在1e-2 和 1e-3 之间变动的模型例 子， 注意屈服应力是如何变化的。
102s1 103s1
用 Perzyna 模型的例子 ANSYS高级非线性培训手册第05章
粘塑性
... RATE 粘塑性选项
• 假设在所有非零应力值处发生塑性流动, 虽然在低应力处塑性流动可以 忽略。
• Anand模型使用一个称作变形抗力(以“s”表示)的内部标量变量来表示对材
料非弹性流动的各向同性抗力，以 NL,PSV (塑性状态变量)输出， • 假设材料温度大于其熔点温度的一半。 • 非弹性应变的输出为“塑性应变(EPPL)”。注意不可用累加等效塑性应变
ansys高级非线性分析四蠕变
ANSYS高级非线性分析四蠕变简介蠕变是物质受力作用下的长时间形变现象。
在工程领域中，蠕变是一个重要的现象，因为它可能导致结构疲劳、失效以及安全问题。
在工程设计中，了解和预测材料蠕变行为是非常重要的，特别是在高温环境下。
在这方面，ANSYS提供了强大的高级非线性分析工具，可以模拟和预测材料的蠕变行为。
ANSYS高级非线性分析ANSYS是一款流行的有限元分析软件，广泛应用于工程领域。
在高级非线性分析中，ANSYS可以模拟材料的非线性行为，包括蠕变。
蠕变分析是一种长时间的形变分析，可以用来评估材料和结构在高温条件下的稳定性。
ANSYS的高级非线性分析功能可以通过几个步骤来实现。
首先，需要定义材料的力学性质，包括弹性模量、屈服强度和蠕变参数等。
其次，需要定义结构的几何形状和边界条件。
然后，可以设置加载条件，包括时间和温度的变化。
最后，可以进行蠕变分析，并输出结果。
四蠕变四蠕变是一种特殊的蠕变现象，出现在某些金属材料中。
四蠕变是指材料在连续加载下显示出四个明显的蠕变阶段，其形变速率逐渐增加，并最终稳定在一个较高的速率上。
这种蠕变现象对于结构设计和材料选择具有重要意义。
ANSYS可以模拟和分析四蠕变现象。
在进行四蠕变分析时，需要输入材料的蠕变参数。
这些参数可以通过试验或经验获得。
通过分析材料的力学性质和加载条件，可以获得材料的蠕变行为，并预测材料在长时间形变下的稳定性。
ANSYS高级非线性分析四蠕变的应用ANSYS高级非线性分析四蠕变在工程设计中具有广泛的应用。
以下列举了几个常见的应用领域：1. 高温结构设计在高温条件下，材料的蠕变行为是一个重要的考虑因素。
使用ANSYS高级非线性分析四蠕变，可以模拟和预测高温结构的蠕变行为，从而在结构设计中选择合适的材料和几何形状。
2. 轴承和齿轮设计轴承和齿轮是机械系统中常见的零件，需要承受高强度和高载荷。
使用ANSYS高级非线性分析四蠕变，可以评估轴承和齿轮材料的蠕变行为，从而选择合适的材料和结构参数。
ANSYS结构非线性分析指南（一至三章）
ANSYS结构⾮线性分析指南（⼀⾄三章）ANSYS结构⾮线性分析指南(⼀到三章)屈服准则概念：1.理想弹性材料物体发⽣弹性变形时，应⼒与应变完全成线性关系，并可假定它从弹性变形过渡到塑性变形是突然的。
2.理想塑性材料（⼜称全塑性材料）材料发⽣塑性变形时不产⽣硬化的材料，这种材料在进⼊塑性状态之后，应⼒不再增加，也即在中性载荷时即可连续产⽣塑性变形。
3.弹塑性材料在研究材料塑性变形时，需要考虑塑性变形之前的弹性变形的材料这⾥可分两种情况：Ⅰ.理想弹塑性材料在塑性变形时，需要考虑塑性变形之前的弹性变形，⽽不考虑硬化的材料，也即材料进⼊塑性状态后，应⼒不再增加可连续产⽣塑性变形。
Ⅱ.弹塑性硬化材料在塑性变形时，既要考虑塑性变形之前的弹性变形，⼜要考虑加⼯硬化的材料，这种材料在进⼊塑性状态后，如应⼒保持不变，则不能进⼀步变形。
只有在应⼒不断增加，也即在加载条件下才能连续产⽣塑性变形。
4.刚塑性材料在研究塑性变形时不考虑塑性变形之前的弹性变形。
这⼜可分两种情况：Ⅰ.理想刚塑性材料在研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，⼜不考虑变形过程中的加⼯硬化的材料。
Ⅱ.刚塑性硬化材料在研究塑性变形时，不考虑塑性变形之前的弹性变形，但需要考虑变形过程中的加⼯硬化材料。
屈服准则的条件：1.受⼒物体内质点处于单向应⼒状态时，只要单向应⼒⼤到材料的屈服点时，则该质点开始由弹性状态进⼊塑性状态，即处于屈服。
2.受⼒物体内质点处于多向应⼒状态时，必须同时考虑所有的应⼒分量。
在⼀定的变形条件（变形温度、变形速度等）下，只有当各应⼒分量之间符合⼀定关系时，质点才开始进⼊塑性状态，这种关系称为屈服准则，也称塑性条件。
它是描述受⼒物体中不同应⼒状态下的质点进⼊塑性状态并使塑性变形继续进⾏所必须遵守的⼒学条件，这种⼒学条件⼀般可表⽰为f（σi j）＝C⼜称为屈服函数，式中C是与材料性质有关⽽与应⼒状态⽆关的常数，可通过试验求得。
屈服准则是求解塑性成形问题必要的补充⽅程。
ansys蠕变应变率命令流
ansys蠕变应变率命令流1.引言1.1 概述概述：蠕变应变是材料在长时间作用下产生的变形现象，它在工程领域具有重要的作用。
蠕变应变率是描述蠕变现象发生速率的参数，它反映了材料在一定应力下产生蠕变变形的能力。
ANSYS是一种常用的工程仿真软件，它提供了许多功能强大的命令流供用户使用。
其中，蠕变应变率命令流被广泛应用于材料蠕变性能的研究和工程实践中。
本文将对ANSYS蠕变应变率命令流进行详细介绍和使用方法的讲解。
通过学习和掌握这一命令流，工程师和研究人员可以更加准确地预测材料在长时间持续加载下的变形情况，为工程设计提供科学依据。
在介绍ANSYS蠕变应变率命令流之前，我们将先简要概述蠕变现象、蠕变应变和蠕变应变率的基本概念。
然后，我们将详细讲解蠕变应变率命令流的使用方法，包括命令的输入格式、参数的设置以及结果的分析等内容。
最后，我们将通过实例的展示和分析，进一步说明蠕变应变率命令流在实际工程中的应用价值。
通过本文的学习，读者将能够全面了解ANSYS蠕变应变率命令流的原理和功能，掌握蠕变应变率命令流的使用方法，并能够灵活应用于工程设计和材料研究中。
同时，本文也将对该命令流存在的一些局限性进行探讨，并对未来的研究方向进行展望。
1.2 文章结构本文主要介绍了ANSYS蠕变应变率命令流的使用方法。
文章共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先概述了本文的主题和目的。
其次，介绍了ANSYS蠕变应变率命令流在工程领域的重要性和应用背景。
最后，明确了本文的目的和意义，即通过详细介绍ANSYS蠕变应变率命令流的使用方法，为读者提供一个全面了解和掌握该技术的指南。
正文部分主要包括两个小节，分别是ANSYS蠕变应变率命令流的介绍和使用方法。
- 在2.1小节中，将详细介绍ANSYS蠕变应变率命令流的背景和原理。
首先，解释了蠕变现象的定义和原因。
接着，介绍了应变率是描述蠕变行为的重要参数。
随后，详细阐述了ANSYS蠕变应变率命令流在工程仿真中的作用和应用范围。
蠕变分析教学提纲
蠕变分析教学提纲蠕变分析4.4 蠕变分析4.4.1 蠕变理论4.4.1.1 定义蠕变是率相关材料非线性，即在常荷载作用下，材料连续变形的特性。
相反如果位移固定，反力或应力将随时间而变小，这种特性有时也称为应力松驰，见图4-18a。
图4-18 应力松弛和蠕变蠕变的三个阶段如图4-18b所示。
在初始蠕变阶段，应变率随时间而减小，这个阶段一般发生在一个相当短的时期。
在第二期蠕变阶段，有一个常应变率，所以应变以常速率发展，在第三期蠕变阶段，应变率迅速增加直到材料失效。
由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短，材料将失效，所以通常情况下，我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。
ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。
蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。
在高温应力分析中(如核反应堆等)，蠕变分析非常重要。
例如，假设在核反应堆中施加了预荷载，以保证与相邻部件保持接触而不松开。
在高温下过了一段时间后，预荷载将降低(应力松驰)，可能使接触部件松开。
对于一些材料如预应力砼，蠕变也可能十分重要。
最重要的是要记住，蠕变是永久变形。
4.4.1.2 理论介绍蠕变方程：我们通过一个方程来模拟蠕变行为，此方程描述了在实验中观测到的主要特征（特别是在一维的拉伸实验中）。
这个方程以蠕应变率的方式表示出来，其形式如下：上式中，A、B、C、D是从实验中得到的材料常数，常数本身也可能是应力，应变，时间或温度的函数，这种形式的方程被称为状态方程。
上式中，当常数D为负值时，蠕应变率随时间下降，材料处于初始蠕变阶段，当D为0时，蠕应变率为常值，材料处于第二期蠕变阶段。
对于2－D或3－D应力状态，使用VON Mises方程计算蠕应变率方程中所使用的标量等效应力和等效应变。
对蠕变方程积分时，我们使用经过修改的总应变，其表达式为:经过修改的等效总应变为:其等效应力由下式算出：其中：G=剪切模量＝等效蠕应变增量由程序给出的某一种公式进行计算，一般为正值，如果在数据表中，则使用的是衰减的蠕应变率而不是常蠕变率，但这个选项一般不被推荐，因为在初始蠕变所产生的应力为主的情况下，它可能会严重的低估蠕变值。
ANSYS结构非线性分析指南(全本)
图 1-1
结构非线性行为的常见例子
引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型：状态改变、几何 非线性、材料非线性。 1.1.1 状态变化(包括接触)
许多普通结构表现出一种与状态相关的非线性行为。例如，一根只能拉伸的 电缆可能是松的，也可能是绷紧的。轴承套可能是接触的，也可能是不接触的。 冻土可能是冻结的，也可能是融化的。这些系统的刚度由于系统状态的改变而变 化。状态改变也许和载荷直接有关(如在电缆情况中)， 也可能由某种外部原因引 起(如在冻土中的紊乱热力学条件)。 接触是一种很普遍的非线性行为。接触是状态变化非线性中一个特殊而重要 的子集。参见第五章。 1.1.2 几何非线性
这些命令及其设置在将在后面讨论。参见《ANSYS Commands Reference》。 如果用户选择自己的设置而不是 ANSYS 的缺省设置，或希望用以前版本的 ANSYS 的输入列表，则可用/ SOLU 模块的 SOLCONTROL ，OFF 命令，或在/ BATCH 命令 后用/ CONFIG ，NLCONTROL，OFF 命令。参见 SOLCONTROL 命令的详细描述。 ANSYS 对下面的分析激活自动求解控制： 单场的非线性或瞬态结构以及固体力学分析，在求解自由度为 UX、UY、UZ、 ROTX、ROTY、ROTZ 的结合时； 单场的非线性或瞬态热分析，在求解自由度为 TEMP 时； 注意 -- 本章后面讨论的求解控制对话框，不能对热分析做设置。用户必须 应用标准的 ANSYS 求解命令或 GUI 来设置。
1.1
ห้องสมุดไป่ตู้
什么是结构非线性
在日常生活中，经常会遇到结构非线性。例如，当用钉书针钉书时，金属钉 书钉将永久地弯曲成一个不同的形状( 图 1-1a )。如果你在一个木架上放置重物， 随着时间的推移木架将越来越下垂( 图 1-1b )。当在汽车或卡车上装载货物时， 它的轮胎和下面路面间接触面将随货物重量而变化( 图 1-1c )。如果将上述例子 的载荷变形曲线画出来，用户将发现它们都显示了非线性结构的基本特征—结构 刚度改变。
ANSYS结构非线性分析指南-第四章
第四章材料非线性分析4。
1 材料非线性概述许多与材料有关的参数可以使结构刚度在分析期间改变。
塑性、非线性弹性、超弹性材料、混凝土材料的非线性应力—应变关系，可以使结构刚度在不同载荷水平下（以及在不同温度下）改变。
蠕变、粘塑性和粘弹性可以引起与时间、率、温度和应力相关的非线性。
膨胀可以引起作为温度、时间、中子流水平(或其他类似量)函数的应变。
ANSYS程序应可以考虑多种材料非线性特性：1．率不相关塑性指材料中产生的不可恢复的即时应变。
2．率相关塑性也可称之为粘塑性，材料的塑性应变大小将是加载速度与时间的函数.3．材料的蠕变行为也是率相关的,产生随时间变化的不可恢复应变，但蠕变的时间尺度要比率相关塑性大的多。
4．非线性弹性允许材料的非线性应力应变关系,但应变是可以恢复的。
5．超弹性材料应力应变关系由一个应变能密度势函数定义，用于模拟橡胶、泡沫类材料,变形是可以恢复的。
6．粘弹性是一种率相关的材料特性，这种材料应变中包含了弹性应变和粘性应变。
7．混凝土材料具有模拟断裂和压碎的能力.8．膨胀是指材料在中子流作用下的体积扩大效应。
4。
2 塑性分析4。
2。
1 塑性理论简介许多常用的工程材料，在应力水平低于比例极限时，应力—应变关系为线性的。
超过这一极限后，应力—应变关系变成非线性,但却不一定是非弹性的。
以不可恢复的应变为特征的塑性，则在应力超过屈服点后开始出现.由于屈服极限与比例极限相差很小，ANSYS程序在塑性分析中,假设这二个点相同，见图4—1。
图4-1 弹塑性应力—应变曲线塑性是一种非保守的(不可逆的），与路径相关的现象.换句话说，荷载施加的顺序，以及什么时候发生塑性响应，影响最终求解结果。
如果用户预计在分析中会出现塑性响应,则应把荷载处理成一系列的小增量荷载步或时间步,以使模型尽可能附合荷载-响应路径.最大塑性应变是在输出(Jobname.OUT）文件的子步信息中打印的。
在一个子步中，如果执行了大量的平衡迭代，或得到大于15%的塑性应变增量，则塑性将激活自动时间步选项［AUTOTS ］（GUI ：Main Menu 〉Solution 〉 Sol'n Control ：Basic Tab 或 Main Menu 〉Solution 〉Unabridged Menu> Time /Frequenc 〉Time and Substps)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 弹性、蠕变和塑性应变都基于(当前的)应力状态，但它们是独立计 算的(彼此互不依赖)。
– 注意在利用隐式蠕变与显式蠕变进行计算时有差别。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-6
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
• 前面提到, 从材料的角度看, 蠕变和粘塑性是相同的。
– 工程应用中, 通常蠕变用于描述低应变速率的热激活过程。 率无关塑 性和隐式蠕变应变以弱耦合方式处理。
– 相反, ANSYS 中粘塑性本构模型用于描述高应变速率的应用(例如, 冲 击载荷)。 非弹性应变以强耦合方式处理。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-7
... 蠕变背景
Training Manual
• 与塑性类似, 蠕变是一种基于偏量行为的不可逆(非弹性)应变。 在 蠕变流动条件下, 假设材料是不可压缩的。
• 另一方面, 与率无关塑性不同，蠕变在发生非弹性应变时没有屈服 面。
– 因此, 蠕变不需要高应力值来发生更多的蠕变应变。 假设在所有非零 应力值时都会发生蠕变应变。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-8
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
B. 术语的定义
Training Manual
• 蠕变的三个阶段:
– 在常载荷条件下, 蠕变的单轴应变与时间的关系如下图所示。
– 第一阶段, 应变率随时间减小，该阶段在较短时间内完成。第二阶段 具有常应变率。第三阶段, 应变率迅速增加直到破坏(断裂)。
隐式和显式蠕变
... 蠕变分析实例
焊球蠕变分析的例子(热循环)。
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
单元185 (B-Bar), 双曲 正弦隐式蠕变模型
Bret Zahn, ChipPAC 授权的ANSYS 模型 (/)
隐式和显式蠕变
... 蠕变背景
Training Manual
• 当计算弹性、塑性和蠕变应变时, ANSYS使用附加的应变分量:
应力-应变
D : el
附加分量
el pl cr
计算塑性应变(流动法则)类似于前一章的描述。 根据蠕变应变率方 程计算蠕变应变，它的详细形式将在后面讨论。
• 本章将介绍ANSYS中可用的大量的隐式和显式蠕变法则。
– 主要讨论金属的蠕变。 然而, 讨论的各种观点也适用于塑料或混凝土 等其它材料的蠕变。
– ANSYS有隐式和显式两种蠕变分析过程。 首先讨论蠕变的一般知识， 然后是进行隐式或显式蠕变分析的细节。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-2
– 晶粒的位错是线缺陷. 位错运动(攀升、滑动、偏移)在高应力状态下被 激活, 尽管在中温时也可能发生位错运动。
– 有时晶界滑移被认为是一种独立的导致蠕变变形的机理。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-4
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
A. 蠕变背景
Training Manual
• 晶体材料中, 如金属, 蠕变机理与空隙的扩散流动和位错运动有关。
– 空隙是点缺陷, 倾向于形成与所施加应力方向垂直(而不是平行)的晶界 。空隙由高集中区向低集中区运动。 在低应力状态下发生扩散流动， 但通常需要高温条件。
四章
蠕变
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
本章综述
Training Manual
• 前一章探讨了率无关塑性, 本章将讨论 ANSYS 中蠕变行为的分析 方法。
– 尽管从材料的观点看蠕变 和粘塑性是相同的, 但本构模型的使用不同 。 因此, 率相关的塑性主题被分为两部分, 这部分属于蠕变。
第一阶段 第二阶段
断裂 第三阶段
t
September 30, 2001 Inventory #001491 4-9
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
... 术语的定义
Training Manual
• 蠕变的三个阶段(续)
– 蠕变应变率可能是应力、应变、温度、和/或时间的函数。
– 对于工程分析, 通常最关心蠕变的第一和第二阶段， 第三阶段蠕变通 常与开始破坏有关(颈缩、损坏), 且时间较短， 因此, ANSYS 中不模 拟第三阶段。
– 第一阶段蠕变的应变率通常远大于第二阶段蠕变。然而, 应变率在第 一阶段逐渐降低而在第二阶段几乎为常值 (对于前面提及的常应力、恒 温下单轴试验情况而言)， 而且第一阶段蠕变时间比第二阶段短。
– 通常由不同应变速率和温度条件下的各种拉伸实验确定相关蠕变常数。
• 假设各向同性行为, von Mises 方程用于计算有效应力, 在蠕变应 变率方程中使用等效应变(与率无关塑性相似)。
September 30, 2001 Inventory #00149ral Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
…本章综述
• 本章包括下列主题：
A. 蠕变现象背景 B. 术语定义 C. 一般蠕变方程 D. 隐式蠕变过程 E. 显式蠕变过程 F. ANSYS 蠕变模型的求解过程 G. 隐式蠕变与显式蠕变的比较
Training Manual
September 30, 2001 Inventory #001491 4-3
隐式和显式蠕变
... 蠕变背景
Training Manual
• 尽管对材料科学的详细论述超越了本书的范围，也足以说明前面提 及的物理机理导致蠕变。 蠕变变形与应力、应变、时间和温度的相
关性一般用与下式相似的形式来模拟：
cr f1 f2 f3t f4 T
• 函数f1-4 与选择的蠕变法则有关。