结构工程仿真技术11
结构工程讲义仿真技术05
4 梁截面-SECTYPE
8/70
★BEAM18x单元，需定义单元的横截面（称为梁截面）； ★BEAM44也可使用梁截面也可输入截面特性实常数； ★仅BEAM18x可使用多种材料组成的截面； ★仅BEAM18x可使用变截面梁截面，BEAM44输入实常数。
如果少于所需要的，则以零值补充。 ★一种单元可有多组实常数，也有单元不需要实常数的。
石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏
2 定义实常数-R
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例如BEAM4单元，需要的实常数值有12个： AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA和 ISTRN、IXX、SHEARZ、SHEARY、SPIN、ADDMAS 设采用直径为0.1m的圆杆，其实常数可定义为：
D=0.1 PI=acos(-1) a0=pi*d*d/4 I0=pi*D**4/64 IX=pi*D**4/32
!定义第3组实常数的AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA
R,3,a0,i0,i0,d,d,0
!定义第3组实常数的其它实常数值
Rmore,0,ix,0,0,0,2.0 删除命令：RDELE, NSET1,NSET2,NINC 列表命令：RLIST, NSET1,NSET2,NINC
REFINEKEY---设置薄壁梁截面网格的精细水平，有0（缺省）
～5（最精细）六个水平。
石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏
4 梁截面-矩形截面
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定义梁截面几何数据（Type=BEAM）
命令：SECDATA,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4,VAL5,VAL6,VAL7,VAL8,VAL9,VAL10 其中VAL1~VAL10为数值，如厚度、边长、沿边长的栅格数等，每种截面的值不同。 ANSYS定义了11种常用的截面类型，每种截面输入数据如下：
结构工程仿真技术06
石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏
2.3 施加自由度约束-DL
8/94
!EX4.2 对线施加约束并转换
finish$/clear$/prep7
et,1,95$blc4,,,10,10,10
!定义单元类型、创建长方体
删除关键点集中荷载
转换
FTRAN SBCTRAN
将几何模型上的集中荷 载传到有限元模型上 将几何模型上的所有边 界条件传到有限元模型
仅仅转换集中荷载 转换自由度约束和荷载
石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏
3.1 施加集中荷载-F
14/94
施加节点集中荷载 命令：F,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC NODE---节点编号，也可为ALL或元件名。 Lab---集中荷载标识符，如FX,FY,FZ,MX,MY,MZ其中任一。 VALUE---集中荷载值或表式边界条件的表格名称。 VALUE2---集中荷载值的第二个数，
约束转换命令
仅转换约束自由度命令：DTRAN 边界条件和荷载转换命令：SBCTRAN
这两命令将几何模型施加的约束和荷载转换到有限元模 型上。也可不执行这两个命令而在求解时由系统自动转换。
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2.5 施加自由度约束冲突
12/94
当施加在各种图素上的自由度约束发生冲突时： ★DK命令改写DL命令，DL命令改写DA命令。 ★施加在较大编号图素上的约束改写较低编号上的。
石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏
2.3 施加自由度约束-DL
Multisim11仿真实验技术在电子线路课程教学中的应用
率， 有利于增 强学生 的学 习信心 ， 有效 促
进学生学 习专业知识和专业技能 。
（ ） 利 于培 养 学生 的创 新 能 力 三 有
和制板软件进行数据交换 。
同 时 ， 必 须 要 认 识 到 的是 ， 学 版 还 教 的 Ｍ ｌｓ １本 就 是 围 绕 着 教 师 的 教 学 ｕｔｉ ｉ ｍｌ 所 进 行 设 计 的 ，具 有 更 强 的教 学 特 性 ， 而 这 也 能 够 与 学 生 的知 识 水 平 或 课 堂 内 容
、
Ｍｕ ｉｍｌ ｌ ｉ 绍 ｔ ｓ １介
Ｍ ｈｓ １软 件 是 由 美 国 Ｎ ｔ ｎｌ ｕ ｉｍｌ ｉ ａｏ ａ ｉ Ｉｓｕ ｅ ｔ 司 （ ｎｔ ｍ ｎ 公 ｒ 简称 Ｎ 公 司 ） 开发 的 一 Ｉ 所
种 集 多 种 功能 于 一 体 的 电子 仿 真 （ Ｄ Ｅ Ａ ） 高层 次工 具软 件 ， 该软件 不仅 仅能够 用 于 电子 线路的虚拟仿真 ， 同时还 能够 用于 Ｌｂ ＩＷ ａＶ Ｅ 虚拟仪 器 、单 片机 仿 真等 方
样 对 电 路 进 行 测 试 分 析 。学 生 先 用 Ｍ ｌ ｕ—
电子 线路 是 中职 电类 专业 一 门重要
的专业课 ， 内容较多 、 原理复杂 ， 只有把理 论 与实践有机结合起来 进行 教学 ， 才能取
得 较好 的 教 学 效 果 。为解 决 理 论 教 学 与 实 验 实 践 相 互 脱 节 的 矛 盾 ， Ｍｕｔｉ 虚 把 ｌｓ ｌ ｉｍｌ
全 满 足 中职 电子 线 路 课 程 的 电 路 分 析 ； 第 四 ， 有 相 当 强 的 仿 真 能 力 ， 仅 仅 是 能 具 不
屏幕的元件库 中调 出所需的虚拟元件 ， 并 连接成具有实物功能的 电路 ， 再调出虚拟 电源和测量仪器连接好后 ， 接通虚拟开关 即可开始 自动仿真 ， 可以和实物实验一 就
结构力学仿真得到的应力-概述说明以及解释
结构力学仿真得到的应力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言是一篇文章中的开端部分，用于向读者介绍文章的主题和背景。
在本文中，我们将探讨通过结构力学仿真得到的应力，并探讨其在实际应用中的重要性和未来的发展方向。
结构力学仿真是一种使用计算机模拟和分析结构受力情况的方法。
通过对结构的建模和物理性质的参数化描述，结构力学仿真可以帮助工程师和研究人员预测结构在不同载荷下的应力和变形情况。
这种仿真技术已经在多个领域得到了广泛应用，包括工程结构设计、材料研究、航空航天等。
在工程实践中，了解结构的应力分布对于设计和优化结构尤为重要。
结构的应力分布可以影响结构的强度、刚度和稳定性，因此对结构进行合理的应力分析可以帮助工程师评估结构的性能指标和安全性。
而结构力学仿真正是一种高效、准确的方法，可以帮助工程师在设计过程中预测结构的应力分布，从而指导结构的优化设计和改进。
此外，结构力学仿真还可以应用于材料研究领域。
通过模拟不同材料在不同载荷下的应力情况，研究人员可以更好地理解材料的力学性能和行为特点。
这对于材料的选择、材料强度的评估以及材料的改进具有重要的意义。
结构力学仿真的发展已经取得了显著的进展，但仍然存在一些挑战和待解决的问题。
未来的发展方向包括提高仿真的精度和准确性、加速仿真过程的速度、扩展仿真方法的适用范围等。
通过不断提升仿真技术的水平，我们将能够更好地理解和利用结构力学仿真得到的应力，进而为工程实践和科学研究提供更好的支持和指导。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织框架和各个部分的主题。
通过清晰明确地展示文章的结构，读者可以更好地理解文章的逻辑和内容安排。
本篇文章采用如下的结构：1. 引言：对文章主题进行概述，并介绍文章的目的和意义。
2. 正文：2.1 应力的定义和重要性：介绍应力的基本概念和定义，以及应力在结构力学中的重要性和应用场景。
2.2 结构力学仿真的原理和方法：详细介绍结构力学仿真的原理和常用方法，包括有限元分析等。
《’11全国仿真技术学术会议》闭幕词
这次全 国仿真技术 学术会议的成功 ，重要标 志是 大会报告和 学术论文 。无论 广度和 深度都 比上一届有较 大的提 高。这次 大会报告 和论 文的水平相 当高，这正是这些年来我
们仿 真技 术及 其应 用迅猛 发展 的反 映 ，也是 这些年我 国军事和 国民经 济迅猛 发展 的反
映 ！需求 牵引永远是仿真技术发展 的强 大动力 ！大会报告和论文 中有很 多涉及到复杂 大 系统的优 秀报 告和论文 。例如 肖田元教授 “ 智慧物理 系统及其建模 与仿真框 架” 、黄柯
这个提案 的要 点可 归结为三点：
１ 仿真技 术是具有 战略 意义 的科 学技 术 ，建议 对仿真技 术从 政策上 、资金上给 予 ）
倾斜和 支持 ；
２ 建议建设 “ ） 国家仿真技 术和新 兴产业化基 地” ； ３ 建议 国家制定相 关政 策对 重 大项 目决策 、立项进行仿真验证 及全过程伴 随仿真 ）
前不久我参加 了社科 院两个具体 项 目的评 审。一 个是 应用 Ｓ Ｄ Ｅ 模型对 国际金 融危
机 背景下我 国四万亿 财政投 资效应分析 和 综合 集成方 法体 系及其在粮价机制 中的应
用 。两个项 目都取得 了比较好 的效果 。尤其是 四万亿投 资效应 分析 ，对其所用模型评 价很 高 （ 包括经 济学专家、 系统 专家和仿真 专 家 ） 。 ２ 我到 中国市长培训 中心给培训 班的市长们讲课 。市长们 对仿真技术在城市规 划、 ．
’１ 国仿真技 术学 术会议 闭幕词 １全
蒋 邯平
尊敬 的各位理事 ，尊敬的各位代表 ：
１ １全 国仿真技术 学术会议 》 即将完成各项议程 就要 闭幕 了。我 建议 大家用热烈
的掌声庆祝咱们 的会议 圆满成功 ！建议 大 家用热烈 的掌声庆祝 第八届理事会 的诞生 ！ 祝
结构仿真要点总结
结构仿真要点总结1. 简介结构仿真是指通过计算机模拟和分析结构的工作状态和性能，以验证结构设计的合理性和可靠性。
它是现代结构工程中不可或缺的一项技术。
本文将总结结构仿真中的要点，包括建模、加载、分析和结果评估等方面的内容。
2. 建模要点在进行结构仿真之前，首先需要建立准确的结构模型。
以下是一些建模的要点：2.1 几何建模•使用准确的CAD软件创建结构的几何模型，确保模型的几何形状和尺寸与实际结构一致。
•选择合适的坐标系，设置几何约束和边界条件，以保证模型的稳定性和合理性。
2.2 材料特性•根据实际结构的材料属性，选择合适的材料参数，包括弹性模量、泊松比、密度等。
•注意不同材料之间的接触条件和摩擦系数，确保模型的真实性和准确性。
2.3 网格划分•选择合适的网格划分算法和网格密度，确保在保持精度的同时提高计算效率。
•对于复杂几何形状，采用自动网格划分工具，保证网格质量和一致性。
3. 加载要点在进行结构仿真时，需要施加适当的加载，以模拟实际工作状态。
以下是一些加载的要点：3.1 边界条件•根据实际情况，确定结构仿真的边界条件，如固定支撑点、自由度约束等。
•需要特别注意边界条件的合理性和准确性，以保证仿真结果的可信度。
3.2 外部加载•根据实际工作环境和工况，施加适当的外部加载，如重力载荷、温度载荷、压力载荷等。
•在施加外部加载时，需要分析力的大小、方向和作用范围，保证仿真结果的真实性和可靠性。
4. 分析要点在进行结构仿真后，需要对仿真结果进行分析和评估。
以下是一些分析的要点：4.1 应力与变形分析•分析结构的应力和变形分布情况，以评估结构的强度和刚度。
•确定关键部位的应力和变形情况，以优化结构设计和改进结构性能。
4.2 模态分析•进行结构的模态分析，确定结构的固有频率和振型。
•通过模态分析，可以评估结构的动态响应特性，以及结构与外部激励的耦合效应。
5. 结果评估根据分析的结果，评估结构的性能和可靠性。
maxwell 2d仿真基本步骤
Maxwell 2D仿真基本步骤Maxwell 2D是一款广泛应用于电磁场仿真领域的工程仿真软件，它能够帮助工程师和科研人员快速准确地模拟和分析各种电磁场问题。
本文将介绍Maxwell 2D的基本步骤，希望对初学者和使用者有所帮助。
1. 准备工作在使用Maxwell 2D进行仿真前，首先需要进行一些准备工作。
包括安装Maxwell 2D软件、熟悉软件界面、了解软件的基本操作方法等。
另外，还需要准备好所需的仿真模型和材料参数等，这些都是进行仿真工作的基础。
2. 创建仿真模型在进行Maxwell 2D仿真之前，首先需要创建一个仿真模型。
这个模型可以是各种电磁场问题中的物理结构，比如电感器、电机、变压器等。
用户可以通过Maxwell 2D软件提供的建模工具来绘制模型的几何结构，也可以导入其他CAD软件中创建好的模型。
创建好仿真模型后，就可以开始设定仿真过程中的各种参数了。
3. 设置仿真参数在Maxwell 2D中，用户可以根据具体的仿真需求来设置各种参数。
可以设置电磁场的激励条件、材料参数、网格划分等。
这些参数的设置将直接影响到仿真结果的准确性和可靠性。
在设置参数时需要根据实际情况进行合理调整，以保证仿真结果的准确性。
4. 进行仿真计算设置好仿真参数后，就可以开始进行仿真计算了。
Maxwell 2D能够通过有限元法等数值方法对电磁场问题进行计算，得到电场分布、磁场分布等仿真结果。
在进行仿真计算的过程中，用户可以通过软件提供的仿真监控工具来实时监控仿真过程，以及对仿真结果进行分析和评估。
5. 分析仿真结果当仿真计算完成后，就可以对仿真结果进行分析了。
用户可以通过Maxwell 2D提供的后处理工具来对仿真结果进行可视化分析，比如绘制电场磁场分布图、计算电感、电阻等参数。
通过对仿真结果的分析，可以更深入地了解电磁场问题的特性和行为规律，为进一步的工程设计和科研工作提供参考。
6. 优化设计方案在对仿真结果进行分析的基础上，用户还可以进一步优化设计方案。
虚拟仿真技术在工业机器人系统开发中的应用
通过虚拟仿真技术，可以在实 际控制器开发之前，对控制算 法进行模拟和验证，减少开发 成本和时间。
利用虚拟仿真技术可以模拟工 业机器人的整个作业流程，包 括搬运、装配、焊接等，从而 在实际生产之前对作业流程进 行优化和验证。
在工业机器人系统调试阶段的应用
运动学调试
通过虚拟仿真技术可以对工业机器人的运动学特性进行调试和校准 ，确保机器人的运动轨迹和速度满足设计要求。
根据实际需求，对工 业机器人系统的功能 、性能、成本等进行 分析和评估。
方案设计
根据需求分析结果， 进行方案设计，包括 机械结构、控制系统 、传感器等的设计。
硬件制造与调试
依据设计方案，制造 和调试工业机器人系 统的硬件部分。
软件编程与调试
根据控制要求和传感 器数据采集需要，对 工业机器人系统进行 软件编程和调试。
02
工业机器人系统开发概述
工业机器人系统的定义和分类
工业机器人系统定义
工业机器人系统是一种能够自动化执行一系列工作的机器设备，主要包括机械臂、控制器、传感器等组成部分。
工业机器人系统分类
根据应用场景和功能特点，工业机器人系统可分为搬运、焊接、装配、喷涂等类别。
工业机器人系统开发的主要流程
系统需求分析
柔性化与个性化
工业机器人将具备更强的适应性和柔性，能够快 速响应不同任务和个性化需求，满足不断变化的 市场需求。
虚拟仿真技术在工业机器人系统开发中的前景展望
缩短研发周期
通过虚拟仿真技术，工业机器人 系统开发人员可以在计算机上模 拟实际运行情况，及早发现和解 决问题，缩短研发周期。
提高产品质量
虚拟仿真技术可以帮助开发人员 对机器人系统的各项性能指标进 行精确控制和优化，从而提高产 品质量。
工程仿真技术的应用实例
pl
(5-2) ——失效应变。
10
5.1.4 网格划分与求解的设定
网格划分时，为提高计算精度，需要将局部网格细划分，而其余部分 的网格粗分。这样可以减少单元数量，减少计算时间，提高精度。在非线 性有限元分析中，通过迭代法求解非线性方程组以获得数值解。NewtonRaphson法收敛速度快，但有时可能不收敛。当Newton-Raphson法失败 时，系统会自动调用Sparse法求解。Direct iteration方法计算量大，但通 常迭代收敛，因此选用Directiteration法，如图5-8所示。
0127
钻削深度 (mm)
8
用于钻削仿真的两刀片均为 WC 硬质合金，刀片材料的基本物理属性 如表5-2所示；工件材料选用 45 钢，其基本物理属性如表5-3所示。
表5-2 WC 硬质合金刀片的物理属性
杨氏模 （GPa）
泊松比
热膨胀系 (10-6/℃)
导热系数 （W/m/℃）
热容（N/mm2/℃）
650
图5-11 工件的网格划分
图5-12 麻花钻的网格划分 15
（5）选定材料 在对象树中，分别选择工件和浅孔钻，进入 general 界面。从材料库
material librarey 中分别选择工件和刀具的材料为 AISI-1045、WC 然后 单击 Load 按钮，材料将显示在对象树中。
（6）设置边界条件 选择对象树中的工件，在 Boundary Conditions 界面中选择 Velocity。
图5-1 平面桁架系统Deform-3D 自带的参数建立图
5
由于本文用到的麻花钻半径为 3mm，故修改图框中的半径等其 他参数，修改完成后，点击 Create 生成麻花钻几何模型，并选择圆 柱毛坯为加工工件，最后麻花钻及被加工工件几何模型如图5-2所示：
计算机仿真技术【结构分析当中的计算机仿真技术】
计算机仿真技术【结构分析当中的计算机仿真技术】结构工程是土木工程学科的一个分支，尽管经过了多年的发展，但由于其自身的特点，研究不确定性的对象相对来说比较复杂性，仍然有许多问题要解决。
随着人类社会的发展，在这个领域中又不断出现新的问题，急需要进行解决。
近年来，由于各种灾害在世界上许多地区发生（例如地震，火灾，爆炸等造成的结构性破坏），因此结构工程抗震设计应该适应现代技术的需要，以力学作为分析，并包括其他功能结构的要求，如监测、报警控制系统、紧急疏散系统和自动灭火系统等等，这些系统的建设被称为智能建设。
考虑到综合因素，进行计算机仿真设计。
1计算机仿真技术计算机仿真技术与结构工程学科关系是很密切的，在结构抗震设计的领域中，发挥了重要作用，展现了巨大的发展前景，它受到越来越多的关注，但其发展不能完全满足工程实践的要求。
例如，三维非线性空间在这个阶段只有物质层面模型，三维设计非常有限，模型的水平部分的结构的设计还需要进一步进行提高，这些模型所需的计算量通常比较大，有一定的困难，需要在结构分析中有进一步的研究。
以现有的材料和截面特性为基础，构建空间模型，能实现高效率的三维空间结构的非线性分析。
同时，结构动态阻尼模型还不够完善，为此必须对模型加以改进，按照标准程序，确保数值的稳定性，调整阻尼系数，这是一个必要条件。
2计算机仿真抗震性能分析计算机仿真，在一些发达的西方国家发展比较迅速，从规模上来看，大规模的工程建设阶段已经完成，已进入维持现有结构的阶段上。
中国也将逐步进入建设和维护这两个阶段。
特别需要注意的是，在中国，目前的工程结构，大部分都是砌体结构住房，调查显示，这种结构在地震时破坏是最严重的，最有可能倒塌。
这种结构的抗震性能，需要在研究过程中进一步加强。
利用计算机仿真技术，可以解决抗震性能分析中的许多问题。
现有结构的地震性能分析和结构性能设计的抗震性能分析是不相同的。
在结构设计中，使用的材料（混凝土或钢筋等）具有统一的结构，在现有结构分析中，许多结构都是固定的，例如，混凝土本体模型，高温结构模型，钢筋模型等等，有时也需要考虑结构的不同型号，因此，如果使用过多的测试研究成本就会太高。
虚拟仿真在能源与环境系统工程生产实习中的应用
虚拟仿真在能源与环境系统工程生产实习中的应用摘要：虚拟仿真技术在能源与环境系统工程生产实习中的应用给我们带来了许多益处。
随着科技的发展，虚拟仿真已经成为了现代工程实践中不可或缺的一部分。
能源与环境系统工程是一个复杂的领域，需要对各种因素进行综合考虑和优化设计。
传统的试错方法显然效率低下且成本高昂。
而虚拟仿真技术通过模拟和预测系统运行，可以大大降低实验成本和风险，提高工程师们的工作效率。
关键词：虚拟仿真；能源与环境；生产实习引言虚拟仿真技术在能源与环境系统工程生产实习中的应用给我们带来了巨大的优势。
能源与环境问题一直是全球关注的热点，解决这些问题需要持续不断的创新和改进。
虚拟仿真技术的使用为我们提供了一种高效、精确和经济的方法来设计和优化能源与环境系统。
可以为学生和工程师提供一个模拟实际操作的学习环境。
他们可以通过自主实践和探索，加深对系统工作原理的理解，提高技能水平。
这种互动式的学习方式有利于培养学生和工程师的创造力和解决问题的能力。
1能源与环境系统工程的重要性1.1能源与环境系统工程在能源领域发挥着关键作用能源是社会经济发展和人类生活的基础，但传统能源不可持续，会给环境带来严重影响。
能源与环境系统工程致力于推动清洁能源技术的研究和应用，合理规划能源结构，提高能源利用效率，减少能源消耗对环境的冲击。
通过研究和实践，能源与环境系统工程可以引导能源产业向低碳、绿色方向发展，助力国家减少碳排放，应对气候变化。
1.2能源与环境系统工程在环境保护中具有重要作用现代工业化进程和城市化发展给环境带来了诸多问题，如空气污染、水体污染、土壤污染等。
能源与环境系统工程专注于环境治理和管理，开发和应用环保技术，制定并执行可行的环境政策和法规，加强环境监测和评估，提高环境整体质量。
通过系统地优化资源利用和减少污染物排放，能源与环境系统工程可以实现环境保护和生态平衡。
1.3能源与环境系统工程对社会经济发展也具有重要意义随着全球经济的快速增长，资源紧缺和环境问题日益严峻，能源与环境系统工程成为推动经济转型升级的关键一环。
结构工程仿真技术
结构工程仿真技术的局限性
模型简化
为了简化计算和提高效率，仿真模型往往 需要进行一些简化和假设，这可能导致结
果的准确性受到限制。
复杂性和细节的忽略
由于计算能力和精度的限制，仿真模型可 能无法完全模拟结构的所有细节和复杂性。
参数和材料属性
获取准确的参数和材料属性是仿真中的一 大挑战，这些参数可能随时间和环境条件 而变化。
对未来研究的建议
01
进一步研究和开发更加精确和高效的仿真算法和软件，以提高仿真结 果的可靠性和精度。
02
加强仿真技术在复杂工程问题中的应用研究，拓展其应用范围和领域。
03
深入研究结构工程中的不确定性因素和风险评估方法，提高仿真技术 的风险预测和防范能力。
04
加强国际合作和交流，推动结构工程仿真技术的标准化和国际化发展。
仿真技术的定义和重要性
结构工程仿真技术的重要性在于
减少试验成本和时间：通过仿真 模拟，可以在早期设计阶段发现 潜在的问题，避免昂贵的试验和 修改。
提高设计效率和质量：仿真分析 可以提供更精确的设计参数和优 化建议，从而提高设计效率和结 构性能。
仿真技术是一种基于数学模型和 计算机技术的模拟实验方法，通 过建立数学模型来描述结构的物 理行为和性能。
交通工程仿真
01
交通流模拟
模拟交通流在不同路况和交通管 理措施下的运行情况，优化交通 管理方案。
02
交通安全评估
03
城市交通规划
模拟交通事故发生的过程，评估 交通安全设施的有效性，提高道 路交通的安全性。
基于仿真结果，优化城市交通规 划方案，提高城市交通的效率和 便利性。
04
结构工程仿真技术的优势和局限性
结构工程-结构工程仿真技术12 精品
*if,err1,lt,err0,exit$*enddo
!如满足迭代条件，退出循环
1 单悬索分析
!获得初始状态索长、无应力索长等----------------------------------------------------
/post1$set,last,last$plesol,smisc,1 !绘制索力
!施加约束
node1=nelem(enum/2,1)
!获得中间单元的两个节点号
node2=nelem(enum/2,2)
!以备后面使用
acel,,1.0$finish
!施加值为1的加速度（自重）
1 单悬索分析
!求解、进入后处理获得索内力、更新有限元模型、判别收敛条件是否满足------
pass1=1
★索的垂度和水平张力互为结果，必须已知其中一个参 数才能惟一确定索的线形或张力。
★一般设计单悬索时，可根据实际要求确定索的垂度， 或者根据应力条件预先拟定索的张力。该问题可归结 为已知张力找形或已知形状求索力两类问题。
★ANSYS分析单悬索问题时，可采用两种方法，即直 接迭代法和找形分析法。
1 单悬索分析
1 单悬索分析
! 悬索直接迭代求解
finish$/clear$/filname,ex820$/prep7
!定义几何参数和荷载参数等，定义单元类型和材料性质-------------------------------------
l0=120$xh=20$area=7.016e-4$em=7.89e10!定义几何参数、面积、弹性模量
1 单悬索分析
索分为三个力学状态： ★无应力状态：指加工放样后的索或索段，该状态索内 不存在应力，不承受任何荷载。 ★初始状态：指仅承受自重或预应力作用下的自平衡状 态，不考虑外部荷载的作用。该状态提供了分析结构在 外部荷载作用下所必须的所有初始条件，如结构几何和 预应力等。 ★工作状态：指在外部荷载作用下所达到的平衡状态。
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1 基本概念与问题
⑵变形前后荷载方向 无论结构如何变形，自重和集中荷载都保持恒定的
方向。 但面荷载方向会随着单元方向的改变而变化，通常
称为“随动荷载”。
1 基本概念与问题
⑶保守系统与非保守系统 保守系统是指通过外载输入系统的总能量在荷载
★大多数情况下采用 ANSYS的缺省设置即可 ★当不能获得收敛结果时 ，一般可通过调整收敛准 则、荷载步和子步、弧长 半径、迭代次数以及单元 特性（KEYOPT）等。 ★调整过程是一个“试错 ”过程，需要不断调整参 数并求解。
1 基本概念与问题
⑸代价与精度 非线性分析需要占用大量的时间、内存和磁盘
大变形一般指包含大应变、 大位移和应力刚化，而不 加区分。
大应变 大转动 应力刚化
3 几何非线性分析
⑵应力和应变的表示
ANSYS采用3种应变和应力：
○工程应变和工程应力
○对数应变和真实应力
○Green-Lagrange应变和第二Piola-Kirchoff 应力。
具体采用何种应变和应力，程序根据分析类型和
单元自动选择。
l
l0
Δl
F
变形前面积为A0
变形后面积为A
3 几何非线性分析
①工程应变和工程应力
工程应变 l
l0
工程应力 F
A0
工程应变依赖于初始几何构形，用于小挠度分析。
但是对于支持大位移但不支持大应变单元的大变形分
析中，程序从总位移中分离出刚体转动以排除由于大
转动引起的非零应变，只保留小应变，因此大位移分
析（小应变）也采用工程应变和工程应力。
3 几何非线性分析
②对数应变和真实应力
对数应变是一种大应变度量，而真实应力也称为
Cauchy应力。
对数应变
l
l
l0
dl l
Ln
l l0
真实应力 F A
ANSYS将其用于大应变分析。 ③Green-Lagrange应变和第二Piola-Kirchoff 应力
2 基本步骤与过程
结果正确性检查时需要注意的问题： ⑴正常收敛的分析，其结果并不一定正确。 各种建模问题会导致不正确的结果，但能够正常
收敛。例如太粗糙的网格、扭曲的网格、材料性质输 入错误、不能识别潜在的接触区域、不正确的边界条 件等等。
⑵力学行为判断：非线性分析的结果是否正确，首先 应该基于结构的力学行为。通常可根据经验、模型试 验或结构的已知行为等判断。
移去后复原，而非保守系统是指通过外载输入系统的 总பைடு நூலகம்量被系统消耗（如塑性变形、滑动摩擦等），荷 载移去后不能复原。
保守系统的分析与加载过程无关，即可以采用任 何顺序和任何数目的增量加载而不影响最终的结果。 非保守系统的分析与过程有关，即必须根据系统的实 际加载历史才能获得精确解。
但是，如果对于给定的荷载范围可能有多解时， 其分析也可能与过程有关，如跳越问题。与过程相关 的问题通常要求缓慢加载。
NROPT命令设置适当的NR选项，一般可由程序选择。 ⑨激活应力刚化效应
★SSTIF命令激活应力刚化效应，在几何非线性分析 均包括应力刚化效应。除非确认可以关闭该效应，否则 不要关闭。 ⑩其他控制参数的设置
开 放 时 间 步 OPENCONTROL 、 求 解 监 视 MONITOR 、 算 法 控制SOLCONTROL、终止分析选项NCNV、蠕变效应RATE 、蠕变准则CRPLIM等可采用缺省设置。
★CNVTOL命令设置收敛准则，收紧收敛准则会增大求解 代价，但放松收敛准则可能会获得不正确的结果。很多 情况下，造成不收敛的原因与收敛准则关系并不大。
2 基本步骤与过程
⑦设置弧长法和终止求解 ★ARCLEN命令激活弧长法，对于跳跃屈曲尤其有效。 ★用ARCTRM命令对弧长法求解进行终止控制。 ⑧定义NR法选项
1 基本概念与问题
⑹结果验证 ★一般没有理论解，有限元结果是否正确呢？ ★一般情况下，可通过改变网格密度、荷载增量、模 型与模型参数等进行结果的比较，以便判断。 如可分别采用不同的单元建立模型，比较计算结果。 如仅改变网格密度，对结果进行比较（所谓灵敏度分 析），若前后两次结果满足一定的误差要求时，即可 认为结果正确，否则应继续改变网格密度进行比较。 “网格密度越大，结果不一定越精确”；因此合适的 网格密度、合适的荷载增量、合适的求解控制参数等 才能获得正确的结果，但怎样才是“合适”，只有在 大量训练和工程计算过程中，不断摸索，慢慢积累经 验，才能获得“合适”的参数。
空间等，应与求解精度权衡利弊。更多细节和网格 细化一般可获得更精度的结果，但需要更多的时间 和系统资源；对于大型复杂结构，求解有时可能需 要几个昼夜。较多的荷载增量步可提高精度，但也 会增大求解代价。
权衡代价与精度需要结合问题的类型和结构模 型，需要用户具有工程判断能力，程序无法解决该 问题。例如模型简化与否及简化到何种程度、采用 何种单元及单元网格细分、何种精度的结果能够满 足要求、采用多少荷载步等等，均需要用户解决。
③单元较大的X 应变使得单元在某个面内具有较大的应力状态，从而显著影 响面外的刚度。即应力刚化”效应。
YX
F
F uy
3 几何非线性分析
⑴几何非线性的类型 几何非线性通常分为大应变、大位移和应力刚化。
★大应变包括上述三种导致结构刚度变化的因素，即 单元形状改变、单元方向改变和应力刚化效应。 ★大位移包括上述原因中的后两种，即考虑“大转动 ”和应力刚化效应，但假定为“小应变”。 ★应力刚化如上所述，当被激活时，程序计算应力刚 度矩阵并将其添加到结构刚度矩阵中。
本讲主要介绍： 一、非线性分析基础 二、常用弹塑性材料模型 三、非线性屈曲与全过程分析
一、非线性分析基础之基本概念与问题
⑴结构非线性问题的分类 ★第一类为几何非线性问题
如大应变、大位移、应力刚化及旋转软化等。 ★第二类为材料非线性问题
如塑性、超弹、蠕变及其他材料非线性等。 ★第三类为状态非线性问题
2 基本步骤与过程
⑥设置帮助收敛选项
★LNSRCH打开线性搜索，线性搜索对超弹、接触、大变 形桁架或柔化-刚化响应的模型有利，对克服振荡收敛 尤其有效，但一般会增大求解代价。
★PRED打开预测器，当问题具有光滑的非线性响应时预 测器有用，若响应不光滑或分析中存在大转动，预测器 会导致发散。
★NEQIT设置容许的最大平衡迭代次数。
2 基本步骤与过程
非线性静态分析是静态分析的一种特殊形式，如同 任何静态分析，其主要步骤如下：创建模型、设置 求解控制参数、加载求解及查看结果。
⑴创建模型 ★有些情况下，其建模与线性静力分析相同； ★当存在特殊的单元或非线性材料性质时，需要考 虑特殊的非线性特性； ★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应变表示。
1 基本概念与问题
⑷收敛控制
与收敛相关的控制命令有：
子步数NSUBST 时间步长DELTIM 自动时间步AUTOTS 求解器选择EQSLV 线性搜索LNSRCH 自由度预测器PRED 平衡迭代的最大容许次数NEQIT 收敛准则CNVTOL 回退控制（二分法）CUTCONTROL 蠕变效应RATE 终止分析选项NCNV 弧长法ARCLEN 弧长法求解终止控制ARCTRM NR法选项NROPT 应力刚化效应SSTIF 缺省求解设置与算法控制SOLCONTROL 荷载类型KBC等。
故不能使用荷载工况。
2 基本步骤与过程
收敛检查可采用如下方法： ⑴通过输出文件或窗口，查看收敛情况；该文件给出 每一子步的收敛信息，通过荷载步、时间等查看是否 收敛。 ⑵通过查看错误文件（.err文件），检查收敛情况。 如果没有正常收敛，会给出警告信息。 ⑶通过查看监控文件（.mntr文件），检查收敛情况 ⑷在/POST1中用SET,list命令查看结果，不收敛的结 果写入子步999999中。 ⑸在/POST26中用荷载-位移曲线检查，不收敛时会 在曲线的最后出现一直线跳跃。
有限元软件仅仅是一个“工具”，不仅要能正确使用 ，更重要的是能够获得正确结果，从而为工程设计、研 究和施工服务。
3 几何非线性分析
★几何变形引起结构刚度改变的一类问题。 ★结构的平衡方程必须在未知的变形后的位置上建立。 导致结构刚度变化有3种原因：
①单元形状改变（如面积、厚度等），导致单刚变化；
②单元方向改变（如大转动），导致单刚向总体坐标系下转换时发生变化 Y
⑶后处理中的检查手段： ★单元等值线中断和消失，表示网格太粗糙。 ★路径结果图为光滑曲线而非锯齿状曲线。
2 基本步骤与过程
★变形形状图可检查扭曲的网格。 ★绘制应力应变图与输入的应力应变数据进行对比， 以检查是否匹配。 ★若存在接触，显示变形图可检查“穿透”情况，用 动画可显示未知的接触区域。 ★时间历程图通常为光滑曲线，如出现锯齿状图形， 应检查是否是正确的物理现象。 ★通过两个后处理器可获得各种结果，仔细分析所得 结果进而判别是否“合理”是非常重要。
3 几何非线性分析
⑤荷载与边界条件：应避免单点集中力和单点约束，以 及“过约束条件”等。 ⑥节点结果与单元结果：在大变形分析中，节点坐标系 不随变形更新，因此节点结果均以原始节点坐标系列出 。但是多数单元坐标系跟随单元变形，因此单元应力或 应变会随单元坐标系而转动，例外是超弹单元。 ⑦单元形函数附加项：一些单元可通过形函数的附加项 设为“不协调”元，为加强收敛可关闭此项（通过单元 的KEYOPT设置）。 形函数的附加项 ESF (extra shape functions)
第11讲 结构非线性分析
固体力学问题中的所有现象都是非线性的。然而， 对于许多工程问题，近似地用线性理论来处理可使计 算简单切实可行，并符合工程的精度要求；如前述的 线性静力分析，最后导致了一个线性的代数方程组， 即结构的刚度不变化，荷载与位移为线性关系。但是 许多问题的荷载与位移为非线性关系，结构的刚度是 变化的，用线性理论就完全不合适，必须用非线性理 论解决。