ANSYS非线性基础培训手册-Basic4详解.ppt

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1、Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual非线性后处理有什么不同非线性后处理有什么不同? 应用线性和非线性分析的基本目的相同应用线性和非线性分析的基本目的相同. 图示并列表结果图示并列表结果, 它们对做出工程决策有用它们对做出工程决策有用. 零件会失效吗零件会失效吗? 设计越界了设计越界了? 怎样才能改善呢怎样才能改善呢? 把结果提交给其它决策者把结果提交给其它决策者 (委托人委托人, 用户等用户等.). 验证结果的正确性验证结果的正确性. 结果正确吗结果正确吗? 非线性后处理的不同点是非线性后处理的不同点是: 在在“时间时间”范围内

2、观察扩充的结果项范围内观察扩充的结果项. 验证包括收敛检查验证包括收敛检查. 结果不能比例缩放或叠加结果不能比例缩放或叠加.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 本章通过如下主题简要介绍非线性后处理的基础本章通过如下主题简要介绍非线性后处理的基础:A. 收敛检查收敛检查B. 通用后处理器通用后处理器C. 结果观察器结果观察器D. 时间时间-历程后处理器历程后处理器E. 验证验证 目的是了解非线性分析特殊的后处理技术目的是了解非线性分析特殊的后处理技术.Basic Structural Nonlinearities 11.0Tra

3、ining Manual 显然显然, 工程决策不能基于不收敛的结果工程决策不能基于不收敛的结果. 在继续后处理之前在继续后处理之前, 必须验证有一个收敛解必须验证有一个收敛解. 如果不收敛如果不收敛, 请检察出什么了错请检察出什么了错. 如果收敛如果收敛, 深刻理解下次做类似的分析时深刻理解下次做类似的分析时, 怎样做才能怎样做才能更有效更有效. 验证收敛的方法有很多验证收敛的方法有很多. 查看输出、错误和监控文件查看输出、错误和监控文件. 在通用后处理器中列表结果摘要在通用后处理器中列表结果摘要. 画时间画时间-历程结果曲线图历程结果曲线图.Basic Structural Nonlinea

4、rities 11.0Training Manual 查看输出文件查看输出文件. 如果收敛如果收敛 在最后载荷步终点预期的在最后载荷步终点预期的“时间时间”, 显示最显示最后子步的收敛信息后子步的收敛信息. 如果不收敛如果不收敛 给出重启动信息给出重启动信息.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 查看错误文件查看错误文件. 查看监控文件查看监控文件. 确保求解在最后载荷步终点预期的确保求解在最后载荷步终点预期的“时间时间”完成完成.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manu

5、al 在通用后处理器里列表结果摘要在通用后处理器里列表结果摘要. 不收敛的结果写入子步不收敛的结果写入子步999999. 不要后处理步不要后处理步 999999, 除非要调试不收敛除非要调试不收敛.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 画时间画时间-历程结果曲线图历程结果曲线图. 一个求解已经收敛了几个子步一个求解已经收敛了几个子步, 但是在一个不收敛的子但是在一个不收敛的子步终止步终止, 通常将在时间通常将在时间-历程曲线图中显示出一个特有历程曲线图中显示出一个特有的直线的直线“跳跃跳跃”.“跳跃跳跃” 光滑曲线光滑曲线最后收

6、敛的子步最后收敛的子步子步子步 999999 (不收不收敛敛)Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 有时可以有时可以预料到预料到不收敛不收敛. 物理上变得不稳定的结构物理上变得不稳定的结构: 非线性屈曲非线性屈曲. 完全塑性截面完全塑性截面.最后收敛解有工程意义最后收敛解有工程意义力力位移位移绝不会在全载荷收敛绝不会在全载荷收敛Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 通用后处理器通用后处理器 允许在单一点时间查看整个模型的允许在单一点时间查看整个模型的结果结果. 还

7、可以在一个时间范围或一个结果设置内用通用还可以在一个时间范围或一个结果设置内用通用后处理器动画显示结果后处理器动画显示结果.时间时间 = 1.0 的等效应力图的等效应力图Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 在给定的时间点图示或列表结果在给定的时间点图示或列表结果: 确保数据库在内存中确保数据库在内存中. (必要时恢复必要时恢复 jobname.db.) 用结果摘要列表选择所需的结果项用结果摘要列表选择所需的结果项. General Postproc Results Summary 避免用避免用 General Postproc

8、 -Read Results- By Time/Freq 这会导致不必要的插值错误这会导致不必要的插值错误. 按时间读结果按时间读结果 结果摘要列表结果摘要列表Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual在给定的时间点图示或列表结果在给定的时间点图示或列表结果 (续续): 相当于对线性后处理进行多个相同的图示和列表操作相当于对线性后处理进行多个相同的图示和列表操作. 注意注意, 所有的所有的 von Mises (等效等效) 应变应变 (弹性弹性, 塑性塑性, 蠕变等蠕变等) 将用将用 有效泊松比有效泊松比 EFFNU 计算计算. 缺省

9、时缺省时: EPEL 和和 EPTH EFFNU = 用户输入用户输入 EPPL 和和 EPCR EFFNU = 0.5 若参照材料是超弹性则若参照材料是超弹性则 EFFNU = 0.5 对线单元对线单元 EFFNU = 0 (包括包括 梁梁, 连杆及管单元连杆及管单元, 也包括离散也包括离散单元单元) 注意注意: 必要时必要时, 在在 POST1中可用中可用 AVPRIN 命令忽略缺省的命令忽略缺省的 EFFNU (如对几乎不可压缩材料如对几乎不可压缩材料 EFFNU = 0.495) .Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual

10、动画动画 允许查看整个模型的响应历程允许查看整个模型的响应历程. 一定要用正确的动画选项一定要用正确的动画选项: PlotCtrls Animate Over Time PlotCtrls Animate Over Results其它的动画选项不适用于非线性结果其它的动画选项不适用于非线性结果 !点击要求的按钮点击要求的按钮指定指定“时间时间”范围范围时间历程动画时间历程动画Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual重要重要: 因为非线性响应不成比例因为非线性响应不成比例, 叠加原理叠加原理无效无效. 载荷工况合并载荷工况合并 (Ge

11、neral Postproc Load Case) 无效无效. 结果比例缩放结果比例缩放无效无效.F1u1F2u2F1+F2u1+u2+叠加的结果是错误的叠加的结果是错误的!Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 有许多时间步的大模型的后处理会使系统执行速有许多时间步的大模型的后处理会使系统执行速度减慢度减慢 (内存限制内存限制, 大量的磁盘输入大量的磁盘输入/输出输出). 结果观察器可以将后处理执行速度提高结果观察器可以将后处理执行速度提高10倍倍. 它它是专用的后处理菜单和图形系统是专用的后处理菜单和图形系统. 可以快速取得并

12、比较不同子步的结果项可以快速取得并比较不同子步的结果项. 为快速结果观察提供一个易于使用的菜单系统为快速结果观察提供一个易于使用的菜单系统. 使用使用 PGR 文件文件 (一种特殊的图形对象一种特殊的图形对象). Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual PGR 文件可以用两种不同的方法创建文件可以用两种不同的方法创建 在求解之前在求解之前, 用用 POUTRES 命令在求解过程中命令在求解过程中写一个写一个 jobname.pgr 文件文件 (优点是速度最快优点是速度最快). Solution Load Step Opts Out

13、put Ctrls PGR file按住 CTRL 键 进行多选Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 或在求解后用或在求解后用 PGWRITE 命令写一个命令写一个 jobname.pgr 文件文件. General Postproc Write PGR FileBasic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 从通用后处理器中打开结果观察器从通用后处理器中打开结果观察器.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training ManualB

14、asic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 图形窗口变为图形窗口变为 “对象相关对象相关”.在模型上 右击 在等值线图例上 右击 在颜色等值条上 右击 Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 时间时间-历程后处理器历程后处理器允许在允许在 X-Y 响应历程曲线图响应历程曲线图中显示模型指定点的分析结果中显示模型指定点的分析结果. 可以画如下曲线图可以画如下曲线图: 挠度挠度-时间时间. 应力应力-应变应变. 载荷载荷-挠度挠度. 以及许多其它项以及许多其它项.Basic S

15、tructural Nonlinearities 11.0Training Manual 要创建一个时间要创建一个时间-历程曲线图历程曲线图, 首先必须将结果项存为临时首先必须将结果项存为临时变量变量. 程序通过索引号识别这些变量程序通过索引号识别这些变量. 程序自动将程序自动将 “时间时间” 定义为变量定义为变量 1. “时间时间” 缺省用作缺省用作 X 轴轴. 可以将其它结果项指定为变量可以将其它结果项指定为变量 2, 等等等等. 可以将可以将 X 轴指定为一个不是时间的变量轴指定为一个不是时间的变量. 打开结果文件打开结果文件: TimeHist Postpro Variables Vi

16、ewerBasic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 将变量添加到观察器目录中将变量添加到观察器目录中 指定唯一的变量名指定唯一的变量名. 比如将比如将 UY 自由度解指定为自由度解指定为 “DISPLACEMENT” .Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 通过图形拾取或通过命令输入窗口选择应用节点通过图形拾取或通过命令输入窗口选择应用节点.拾取节点拾取节点 (在单元或节在单元或节点图中点图中) 对于其它变量对于其它变量, 按所需重复操作按所需重复操作.Basic St

17、ructural Nonlinearities 11.0Training Manual 每一个变量代表每一个变量代表一个一个节点的节点的一个一个结果项结果项. 节点节点1的合力的合力 节点节点1的的 UY 位移位移计算器允许用户对变量进计算器允许用户对变量进行多种数学运算行多种数学运算 Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 画力画力-挠度曲线挠度曲线 缺省时缺省时, X轴为变量轴为变量 1, 或或“时间时间”. 可以通过在可以通过在“X轴轴”一栏中改变选项来指定一个不同的变量一栏中改变选项来指定一个不同的变量.1. 指定变量 D

18、ISPLACEMENT 为X轴2. 选中变量 FORCE3. 选择图示按钮Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 定义了变量定义了变量, 并指定了所需的并指定了所需的X变量变量, 就可以通过就可以通过选择变量观察器菜单中的图象按钮选择变量观察器菜单中的图象按钮 来画来画X-Y曲线图曲线图. 载荷载荷-挠度曲线图挠度曲线图 看看如何改善此曲线图的质量看看如何改善此曲线图的质量.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 可以修改曲线图轴可以修改曲线图轴的许多方面的许多方面.

19、PlotCtrls Style Graphs Modify Axes 轴标签轴标签. X 和和 Y 范围范围. 文字大小文字大小. 转换转换 X 和和 Y 轴轴. 还有更多还有更多.标签标签X 范围范围Y 范围范围文字大小文字大小转换转换 Y-轴轴 Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 可以对图增加一个栅格背景可以对图增加一个栅格背景.PlotCtrls Style Graphs Modify GridBasic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 还可以使用变量观察器的计

20、算器对变量进行数还可以使用变量观察器的计算器对变量进行数学操作学操作. 取绝对值取绝对值. 微分微分. 积分积分. 还有更多还有更多. 然而然而, 注意不要比例缩放或叠加结果注意不要比例缩放或叠加结果! 记住记住, 对于非线性分析对于非线性分析, 叠加原理叠加原理 无效无效.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 还可以改变图的颜色还可以改变图的颜色.PlotCtrls Style Colors Reverse VideoPlotCtrls Style Colors Graph Colors 曲线颜色等曲线颜色等.改善后的载荷改善

21、后的载荷-挠度曲线图挠度曲线图Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 不能简单地认为没有错误信息的收敛分析一定会不能简单地认为没有错误信息的收敛分析一定会给出正确的结果给出正确的结果. 各种建模问题会导致表面上表现良好的求解各种建模问题会导致表面上表现良好的求解不正不正确确. 网格离散化网格离散化 (网格太粗糙网格太粗糙). 网格扭曲网格扭曲 (第一次迭代后不良的单元形状第一次迭代后不良的单元形状). 材料描述中的错误材料描述中的错误. 不能识别潜在的接触区域不能识别潜在的接触区域. 边界条件不正确边界条件不正确. 必须必须 验证

22、验证 结果是正确的结果是正确的.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 工程判断工程判断 是首选及最好的验证工具是首选及最好的验证工具. 结果结果 “合理合理”吗吗? 和预想的一致吗和预想的一致吗? 好的判断基于好的判断基于: 经验经验. 基准研究基准研究. 物理试验或原型零件的已知行为物理试验或原型零件的已知行为. 要有怀疑精神和警惕性要有怀疑精神和警惕性. 一个好的分析一个好的分析, 始终要求分析结果与理性始终要求分析结果与理性的预期相一致的预期相一致.这些结果这些结果合理吗合理吗?Basic Structural Nonli

23、nearities 11.0Training Manual 单元等值线图单元等值线图 可以帮助显示网格离散化误差可以帮助显示网格离散化误差. 中断和遗失的等值线是网格太粗糙的一般性指示器中断和遗失的等值线是网格太粗糙的一般性指示器. 路径图路径图 对于检查网格离散化密度也是一个有效对于检查网格离散化密度也是一个有效的办法的办法. 路径图通常应为光滑的路径图通常应为光滑的. 锯齿状图表示网格太粗糙锯齿状图表示网格太粗糙. Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 变形形状图变形形状图 可以显示高度扭曲的单元可以显示高度扭曲的单元. 不

24、良单元不良单元形状会导致不正确的结果形状会导致不正确的结果. 大多数形状检查仅在求解开始时是激活的大多数形状检查仅在求解开始时是激活的. 在大应变分析中在大应变分析中, 第一次迭代后单元可能扭曲成不能独第一次迭代后单元可能扭曲成不能独立存在的形状立存在的形状. 画出移动后的形状检查扭曲的单元形状画出移动后的形状检查扭曲的单元形状.最初为四边形的单元变形为最初为四边形的单元变形为 1800 角角 - 结果有问题结果有问题.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 应力应力-应变图应变图 可以帮助验证材料响应可以帮助验证材料响应. 已知

25、的应力已知的应力-应变数据扩展到模型所经历的应变范围以应变数据扩展到模型所经历的应变范围以外了吗外了吗? 应力应力-应变结果与输入的应力应变结果与输入的应力-应变数据匹配吗应变数据匹配吗?输入数据输入数据时间时间-历程曲线图历程曲线图Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 如果任何接触面过度穿透如果任何接触面过度穿透, 变形形状图变形形状图 将显示出将显示出来来. 按时间按时间画变形形状画变形形状动画动画将显示所有重叠区将显示所有重叠区, 在该在该区不能够识别潜在的接触面区不能够识别潜在的接触面.Basic Structural

26、Nonlinearities 11.0Training Manual 时间时间-历程图历程图 通常应该是光滑的通常应该是光滑的. 锯齿状时间锯齿状时间-历程图可能有正确的物理解释历程图可能有正确的物理解释. 例如例如, 风档刮水器刀片风档刮水器刀片 “咔嚓声咔嚓声”. 如果没有好的物理解释如果没有好的物理解释, 锯齿状结果有问题锯齿状结果有问题. 可能暗示时间步太大可能暗示时间步太大. 动画动画 同样应该呈现出光滑的移动同样应该呈现出光滑的移动.Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual 不实际的边界条件将破坏分析的正确性不实际的边界条件将破坏分析的正确性. 过约束和欠约束条件都会给出不正确的位移和错误的过约束和欠约束条件都会给出不正确的位移和错误的应力应力. 仔细检查变形形状图仔细检查变形形状图, 应力等值线图及其它后处应力等值线图及其它后处理数据将帮助回答这个问题理数据将帮助回答这个问题, “这些结果合理吗这些结果合理吗?”Basic Structural Nonlinearities 11.0Training Manual请参考请参考附加练习附加练习 : W7. 后处理后处理 拉伸试件拉伸试件 W8. 后处理后处理 - 结果观察器结果观察器