ansys非线性分析蠕变+2

• 下表为可用的显式蠕变法则，其方程将在下面的幻灯片说明。
Creep Equation Description Strain Hardening Time Hardening Generalized Exponential 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 Rational Polynomial Exponential Form Norton 20% Cold Worked 316 SS (Irradiation-Induced) User Creep Type Primary Primary Primary Both Both Both Primary Both Both Both Secondary Secondary Both Explicit C6/C12 value C6=0 C6=1 C6=2 C6=9 C6=10 C6=11 C6=12 C6=13 C6=14 C6=15 C12=0 C12=1 C66=5 C6=100
• 显式蠕变没有与温度有关的常数。
– 由蠕变方程说明温度相关性。
• 显式蠕变常数定义并输入为 C1, C2 等等, 其中C1为第一个常数, C6 为第六个常数等。
– 不必定义所有的常数，需要使用的常数数目与选择的蠕变方程有关。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-4
隐式和显式蠕变
... 蠕变的求解选项
• 在载荷步末使用合适的时间(TIME)。
Solution Controls > -Basic Tab- Time Control
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
– 与其它静态分析不同, 因为蠕变是率相关的, 在蠕变分析中 TIME 有其 含义。分析可以是静态或瞬态的(不包括或包括惯性效应)，但 TIME 应 该是真实单位。
– 其它单元: LINK1, PLANE2, LINK8, PIPE20, BEAM23, BEAM24, SHELL43, SHELL51, PIPE60, SOLID62 和 SOLID65
– 注意 18x 系列单元不支持显式蠕变。
• 显式蠕变支持的塑性基本模型:
– 任何使用中的单元类型所支持的塑性模型都可以与显式蠕变相结合 (如 BISO, MISO, BKIN, KINH/MKIN, DP)。 – 前已述及, 这是塑性和蠕变的非同时性模拟(首先进行塑性计算, 然后 是蠕变计算)。
隐式和显式蠕变
... 切换隐式蠕变效应
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
• 仅对于隐式蠕变, RATE (“包括应变率效应”)命令在分析中用于打 开或关闭蠕变效应。
Solution Controls > -Nonlinear Tab- Creep Option
September 30, 2001 Inventory #001491 4-16
E节
显式蠕变
隐式和显式蠕变
ห้องสมุดไป่ตู้
E. 显式蠕变过程
• 本节讨论进行显式蠕变分析的过程。
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Advanced Structural Nonlinearities 6.0
• 前已述及由于隐式蠕变方法比显式蠕变更有效和精确而成为首选方 法。
– 显式蠕变使用需要非常小的时间步的Euler向前法, 因此会有很多次迭 代。 – 与隐式蠕变不同, 塑性计算不是同时进行的。首先进行塑性分析, 然后 是蠕变计算(叠加)，该时间步的塑性应变等不进行重新调整。 – 只要可能, 都应使用隐式蠕变，然而, 有些情况下采用的蠕变法则或单 元类型需要使用显式蠕变。
2)
3)
广义指数 C6=2 第一阶段蠕变
钢的蠕变法则 C6=9, 10, 11, 14, or 15 第一和第二阶段蠕变
参阅单元手册第 2.5章中的定义 ec 的选项。
4)
September 30, 2001 Inventory #001491 4-9
隐式和显式蠕变
... 可用的显式蠕变模型
5)
Training Manual
September 30, 2001 Inventory #001491 4-2
隐式和显式蠕变
... 显式蠕变过程
• 显式蠕变材料支持的单元类型:
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Advanced Structural Nonlinearities 6.0
– “核心”单元: PLANE42, SOLID45, PLANE82, SOLID92 和 SOLID95
September 30, 2001 Inventory #001491 4-12
隐式和显式蠕变
... 蠕变的求解选项
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Advanced Structural Nonlinearities 6.0
• 含蠕变材料的模型求解与其他非线性问题类似, 但求解蠕变问题时 有一些特殊的考虑事项。
– 这对建立初始条件有用。这种情况下, 应该设定一个非常小的结束时 间值 (如 1e-8), 关闭速率效应(RATE,OFF)，正常求解，然后用 RATE,ON 命令打开蠕变效应, 并指定真实结束时间。
– RATE命令仅适用于下述情况:
• 18x 系列单元的隐式蠕变( von Mises 势) • 18x 或核心单元的各向异性隐式蠕变(Hill 势)
– 可用的蠕变法则取决于蠕变方法
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Advanced Structural Nonlinearities 6.0
– 蠕变常数的输入不同
– 支持的单元类型不同 – 隐式蠕变是首选方法
• 本节将回顾蠕变材料模型的求解过程:
– 求解选项 – 后处理
• 适当的时候将提示隐式和显式蠕变求解过程的区别。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-5
隐式和显式蠕变
... 定义显式蠕变模型
如下的材料GUI中可以 选择所有的显式蠕变模 型: Structural > Nonlinear > Inelastic > Rate Dependent > Creep 确保首先定义必需的线 弹性材料属性 (EX 和 PRXY)。
应变强化 C6=0 第一阶段蠕变 时间强化 C6=1 第一阶段蠕变
cr C1σ C2 ε C3 e C4 /T ε
cr C1σ C2 t C3 e C4 /T ε
cr C1σ C2 re rt ε r C5σ C3 e C4 /T
e cr C1 c ε t
– 用 C12 常数选择第二阶段蠕变(C12=0 或 1)，第一阶段蠕变方程 C6=9-11, 13-15 已经包括第二阶段蠕变效应, 所以第二阶段蠕变 C12 常数被忽略，若C7 0 或 T + Toffset 0, 则不计算第二阶段蠕变。
– 用C66常数指定辐射感应蠕变， C6=0 至11时使用该方程，若C55 0 且 C61 0, 或T + Toffset 0, 则不计算第二阶段蠕变。
Solution Controls > -Basic Tab- Analysis Options
– 需要时指定大位移求解（ NLGEOM,ON） – 推荐使用缺省的求解控制设置(SOLCONTROL)，缺省时, 求解控制打 开。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-14
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
幂函数蠕变法则 C6=12 第一阶段蠕变 真幂函数 C6=13 第一和第二阶段蠕变
cr MK C1 N t M 1 ε
cr ε
6)
Be acc A103 A 2 B C
e acc
7)
指数形式 C12=0 第二阶段蠕变
• 当选择合适的显式蠕变模型后, 出现一个独立的对话框显示需要的 输入项。
– 下面例子中, 已经定义了一个蠕变方程, 提示用户输入各种蠕变常数。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-7
隐式和显式蠕变
... 可用的显式蠕变模型
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Advanced Structural Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
... 显式蠕变过程
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
• 当通过命令定义显式蠕变时, 使用TB,CREEP 命令, TBOPT=0 (或 保留空白)。
– TB, CREEP, mat, ntemp, npts
– TBDATA 定义实际的常数。 – 通常用 C6 常数指定第一阶段蠕变(选择C6 =0到 15)，若C1 0 或T + Toffset 0, 则不计算第一阶段蠕变。
注意对于具体材料, 很多蠕变法则有固有的单位(例如C6=11)。请查阅单元 手册的第 2.5 章节以保证使用正确的单位系统。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-8
隐式和显式蠕变
... 可用的显式蠕变模型
1)
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
Norton C12=1 第二阶段蠕变
cr C7 eσ/C8 e C10/T ε
cr C7 σ C8 e C10/T ε
8)
September 30, 2001 Inventory #001491 4-10
F节
蠕变求解过程
隐式和显式蠕变
F. 求解蠕变问题
• 前面讨论了ANSYS 中隐式和显式蠕变的一些区别。
– 蠕变是大应变还是小应变取决于该问题。
• 若不能确定, 最好打开大变形效应。 – 与其它率无关材料的静态非线性分析不同, 蠕变分析中“时间”有重要 意义。
• 确保结束时间对于模型和所关心的时间范围是合适的。
• 注意分析不是必需为瞬态 分析，惯性效应(TIMINT) 打开或关闭取 决于该问题。 • 然而, 一般来说, 由于时间范围较长, 蠕变分析不考虑惯性效应 (ANTYPE,STATIC 或 TIMINT,OFF) 。
September 30, 2001 Inventory #001491 4-13
隐式和显式蠕变
... 蠕变的求解选项
• 指定蠕变分析的求解类型
Main Menu > Solution > -Analysis Type- Sol’n Control…
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
– 指定一个合适的初始时间步长( DELTIM)来捕捉非线性效应，确保最小
和最大时间步长也合理。
右面例子中, 在求解控制对话框 中, 指定结束时间为1300. 初始 时间步是长1.0, 最小为 0.5, 最大 为10。(仅供示范)
September 30, 2001 Inventory #001491 4-15
Training Manual
September 30, 2001 Inventory #001491 4-6
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
隐式和显式蠕变
... 定义显式蠕变模型
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
September 30, 2001 Inventory #001491 4-3
隐式和显式蠕变
... 显式蠕变过程
Training Manual
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
• 可以使用命令或通过 GUI 定义一个显式蠕变模型(在下面的幻灯片 中讨论)。