ansys非线性分析实例(GUI操作方法)

这个实例运行的是在静载和循环点载荷的情况下，对弹塑性圆板的非线性分析。你可以自定义一条塑性随动曲线和载荷步的相关选项，包括载荷步数的最大值和最小值，以及施加的外部载荷值。在这个过程中，你可以学习到如何去解读，程序再写入非线性分析过程中产生的监控文件。

该程序使用增量求解过程来得到非线性分析的解，在这个例子中，外部总载荷的施加，是通过载荷步中的载荷子步数依次增加来实现的。该过程采用牛顿---拉普斯迭代过程来求解每一个子步。过程中，你必须为每个载荷步指定载荷子步数，因为载荷子步数，是用来控制应用于每个载荷步中第一个子步初始载荷增量大小的。此外，该程序可以在一个载荷步中，为每一个子步自动决定载荷增量的大小。当然，你可以指定载荷步的最大值和最小值，来控制这些子步中载荷增量的大小。如果你定义了载荷子步数，这些子步数的最大号和最小号都是一样的。而且在载荷步中，程序会用一个恒定的值来作为每个子步的载荷增量。

1 问题描述

用平面4节点182单元来建立圆板的轴对称模型，并且设置它的轴对称选

项来为模型划分网格。选择几何分线性分析。并且制定如下的运动约束：固定住圆盘中心节点，使它的径向位移为0。使位移圆盘外边缘的节点具有零径向位移和零轴向位移。在第一个载荷步中施加静载，在随后的6个载荷步中施加循环点载荷。请看问题的描述。

为第一个载荷步指定十个载荷子步，以保证施加在第一个子步的静载增量为总载荷0.125 N/m2的十分之一。同样，还要指定载荷子步数的最大值为50，最小值为5，以确保，如果圆板在求解过程中出现严重的非线性行为，那么载荷的增量就会减小到总载荷的1/50。如果圆板的非线性行为一般，那么载荷的增量就可以提高到总载荷的1/5。

对于接下来的6个载荷步，都施加循环载荷，都运用4个载荷子步，设置子步数的最大值为25，最小值为2。

显示在整个求解过程中，施加循环载荷位置的节点，在垂直方向上位移，以及位于底部，固定边缘节点的反作用力 。

2. 问题说明

圆板的半径为1m厚度为0.1m。下面是一些应用于此问题的材料参数：

EX = 16911.23 Pa

PRXY = 0.3

材料的塑性随动硬化曲线为：

施加在圆板的静载为单位面积压力

0.125N/m2。施加在点上循环载荷历

史如下面所示：

图8.17 点的循环载荷历史

3. 问题的描述

3.1设置分析标题和工作名字 1 选择菜单路径设置标题

2 写入标题\"Cyclic loading of a fixed circular plate-201141.\"

3 点击OK

4 选着路径设置工作名称。出现改变工作名称对话框。 5 对话框中输入 “axplate-201141”然后点击OK。

3.2 定义单元类型

1 选择主菜单路径Main Menu> Preprocessor> Element Type>Add/Edit/Delete. 2 点击Add，弹出单元类型库。

3 在左边的列表中，点击“Structure Solid” 4 在右边的列表中，点击“Quad 4node 182” 5 点击Ok 。关闭单元类型库对话框。

6 点击Option。弹出Plane82单元类型选项对话框。

7 在单元属性的滚动框中，滚动到\"Axisymmetric\"，然后选择。 8 点击OK。

9 点击Close 关闭单元类型对话框。

3.3 定义材料属性

1 选着主菜单路径Main Menu> Preprocessor> Material Props>Material Models.弹

出定义材料模型属性的对话框。

2 在材料模型的可用窗口中，依次双击如下选项图表：Structural, Linear, Elastic,

Isotropic. 这时弹出一个对话框。 3 输入16911.23 作为杨氏模量EX 4 输入0.3作为泊松比PRXY

5 点击Ok。编号为1的材料模型出现在材料模型定义框的左边。

3.4 指定随动硬化材料模型（KINH）

1 在材料模型的可选窗口中，依次双击如下选项：Nonlinear, Inelastic, Rate Independent, Kinematic Hardening Plasticity, von Mises Plasticity, Multilinear (General).随后弹出一个对话框。 2 在表中输入如下的应变应力值：0.001123514,19.00

3 点击 Add Point按钮，然后输入下一对应变应力值：0.0018653, 22.80 4 重复前一步依次输入如下的应力应变值：0.002562402, 25.08; 0.004471788, 29.07; 0.00223, 31.73. 5 点击Ok

6 选择主菜单路径Material> Exit来退出材料模型属性对话框

3.5 设置绘图轴的标签和绘制数据表

1 选择主菜单路径Utility Menu> PlotCtrls> Style> Graphs> Modify Axes. 弹出绘图坐标轴修改的对话框。 2 键入Total Strain 作为x轴的标签。

3 键入True Stress 作为y轴的标签然后点击Ok。

4 选择主菜单路径Main Menu> Preprocessor> Material Props>Material Models.弹出定义材料行为的对话框。

5 在材料模型的对话框中，双击编号为1的材料模型，然后选择多线性随动硬化（General），然后弹出一个对话框，包括前面输入的应力应变数据。 6 点击Graph按钮，在图形窗口中会出现一条由表中数据所描绘的图形。

7 选择主菜单路径Material> Exit来退出材料模型属性对话框 8 点击工具条上的SAVE_DB on the Toolbar

3.6 创建矩形

1 选择主菜单路径Utility Menu> Parameters> Scalar Parameters.

2 在可选区域输入\"radius=0.1\"然后点击Accept.这个值为圆板的半径，点击Close。

3在可选区域输入\"thick=0.1\"然后点击Accept.这个值为圆板的厚度，点击Close。

4 选择主菜单路径Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create>Areas> Rectangle> By Dimensions.弹出通过尺寸创建矩形的对话框。 5 在x坐标输入\"0, radius\"

6 在y坐标输入\"0, thick\"，然后点击Ok。就会在图形窗口中创建个矩形 7选择主菜单路径Utility Menu> Plot> Lines.

3.7设置单元尺寸

1选择主菜单路径Main Menu> Preprocessor> Meshing> MeshTool.弹出网格控制对话框

2点击Size Controls> Lines> Set.弹出线上单元尺寸的选择菜单。点击两条相互垂直的线（2和4），在选择菜单中点击Ok，然后弹出对线的单元尺寸设置的对

话框。

3 输入8作为单元划分的分数，然后点击Ok

4重复1-3步，但是选择的是水平直线1和3，以及指定单元划分的分数为40。

3.8 矩形的网格划分

1在网格划分工具中，选择Quad 和 Map点击MESH.，弹出面的选择菜单。 2 点击Pick all

3 点击工具条中的on SAVE_DB 4 点击Close关闭网格划分工具条

3.9 设置分析和载荷步选项

1 选择主菜单路径Main Menu> Solution> Unabridged Menu> Analysis Type> Analysis Options弹出一个静态或者稳态分析对话框 2 切换到large-deformation effects ON然后点击Ok 3选择主菜单路径Main Menu> Solution> Load Step Opts>

Output Ctrls> DB/Results File.弹出控制数据和结果文件写入的对话框。 4确认每一个项目都被选中，然后选每一个子步来作为文件的写入。点击Ok

3.10 显示位移

在这个步骤中，需要显示位于对称轴上节点的位移，以及固定圆板末端的反作用力。

1 选择主菜单路径Utility Menu> Parameters> Scalar Parameters.弹出标量参数对话框

2 在可选区域输入\"ntop = node(0,thick,0.0)\"，然后点击Accept 3在可选区域输入\"nright = node(radius,0.0,0.0)\"然后点击Accept 点击Close。

4 选择主菜单路径Main Menu> Solution> Load Step Opts>Nonlinear> Monitor，弹出选择显示菜单

5 在选择框中输入\"ntop\"然后点击RETURN。点击选择菜单中的Ok。弹出显示对话框。

6在滚动框中选择需要显示的对象，滚动到UY然后选择。点击Ok 7选择主菜单路径Main Menu> Solution> Load Step Opts> Nonlinear> Monitor.弹出选择显示的对话框

8 在选择框中输入\"nright\"然后点击RETURN。点击选择菜单中的Ok。弹出显示对话框。

9 在滚动框中重定义变量，滚动到\"Variable 2\"然后选择，在滚动框中选择需要显示的对象，滚动到FY然后选择。点击Ok

3.11 设置约束

1 选择主菜单路径Utility Menu> Select> Entities弹出实体选择对话框 2 在前两个选择框中选择Node和By Location，确认x坐标被选择，然后在Min, Max 区域中输入\"radius\"点击Ok

3选择主菜单路径Main Menu> Solution> Define Loads> Apply>Structural> Displacement> On Nodes在弹出的节点的选择菜单中选择U，ROT 4 点击All。在节点对话框中应用U,ROT 5 点击\"All DOF\"来约束自由度。点击Ok

6选择主菜单路径Utility Menu> Select> Entities.弹出实体选择对话框。确认Nodes, By Location, and X coordinates 被选择。然后在Min, Max 区域中输入0，然后点击Ok。这个过程用来选择X=0位置的节点。

7选择主菜单路径Main Menu> Solution> Define Loads> Apply>Structural> Displacement> On Nodes。在弹出节点的选择菜单中选择U，ROT 8 选择All。在节点对话框中应用U,ROT

9 点击\"UX\"来约束自由度。点击All DOF度来取消选择它。 10 输入0 作为位移值。点击Ok

11选择主菜单路径Utility Menu> Select> Entities.弹出实体选择对话框确认Nodes 和By Location被选择

12 点击Y坐标，在Min, Max区域中输入“thick”点击OK

13选择主菜单路径Main Menu> Solution> Define Loads> Apply>Structural> Pressure> On Nodes在节点选择菜单中选择PRES 14点击All。弹出Apply PRES on nodes对话框 15在Load PRES区域中输入0.125，然后点击OK

16选择主菜单路径Utility Menu> Select> Everything. 17 点击工具条上的SAVE_DB

3.12 求解第一个载荷步

1 选择主菜单路径Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time and Substps弹出时间载荷步对话框

2输入10 作为载荷步数，输入50作为最大载荷子步数，以及输入5作为最小子步数。点击Ok

3选择主菜单路径Main Menu> Solution> Solve> Current LS. 预览状态窗口的信息然后点击Close 4 在求解当前载荷步对话框中点击Ok

5 当求解完成后，在弹出的信息对话框中点击Close。 6 选择Utility Menu> Plot> Elements.

3.13 求解接下来的六个载荷步

1选择Utility Menu> Parameters> Scalar Parameters.弹出标量参数对话框 2在可选区域输入\"f = 0.010\"点击Accept.点击Close 3 选择主菜单路径Main Menu> Solution> Load Step Opts> Time/Frequenc> Time and Substps.弹出时间载荷步对话框

4 设置载荷数为4，设置25作为最大载荷子步数，设置2作为最小子步数。点击Ok 5选择主菜单路径Main Menu> Solution> Define Loads> Apply>Structural> Force/Moment> On Nodes在节点选择菜单中应用F/M

6在选择区域内输入\"ntop\"然后点击RETURN，在节点选择菜单中的应用F/M，弹出Apply F/M节点对话框。

7在force/mom方向选择框中选择“FY”在Force/moment 区域中输入“-f”,点击Ok

8选择主菜单Main Menu> Solution> Solve> Current LS.预览状态窗口中信息，然后点击Close

9 在求解当前载荷步对话框点击Ok

10 当求解完成的时候，点击信息框中的Close 11 重复5-10步，在第7步中Force/moment中输入“f” 12重复5-11步，超过两次，总共三个周期（6个载荷子步） 13 点击工具条上的SAVE_DB

3.14 预览显示文件

1 选择主菜单路径Utility Menu> List> Files> Other。弹出文件列表框。选择axplate-201141.mntr文件，然后点击OK

2 预览时间步的大小，确认位移，以及反作用力在整个求解过程中进程。 3 点击Close

3.15 利用通用后处理器来显示结果

1选择主菜单路径Main Menu> General Postproc> Read Results>Last Set 2 选择主菜单路径Main Menu> General Postproc> Plot Results>Deformed Shape.弹出变形显示对话框

3点击Def + undef edge作为显示的内容，点击Ok。图形窗口中出现变形的网格。 4选择主菜单路径Main Menu> General Postproc> Plot Results>Contour Plot> Element Solu弹出描绘单元求解数据对话框。

5在选择框的左边，选择Strain-plastic.。在选择框的右边选择Eqv plastic EPEQ，点击Ok。在图形窗口中显示出云图。 6选择Utility Menu> Plot> Elements.

3.16 定义时间后处理器变量

1 选择主菜单路径Utility Menu> Select> Entities弹出实体选择对话框 2确认在前两个框里选中Nodes 和By Num/Pick，点击Ok。弹出节点选择菜单 3 在选择框中输入\"ntop\"点击RETURN。点击Ok

4选择主菜单路径Utility Menu> Select> Entities弹出实体选择对话框在第一个下拉框中输入Element，在第二个下拉框中选择Attach。确认Node被选择。点击Ok

5 选择Utility Menu> Select> Everything.

6 选择Main Menu> TimeHist Postpro> Define Variables.

弹出定义时间历程变量的对话框，点击ok ,弹出时间历程变量对话框 7点击Element results.，点击Ok。弹出定义单元数据对话框

8选择图形框中左上方的单元。在选择菜单中点击Ok。弹出定义节点数据的对话框

9选择左上方单元的左上方节点。在选择菜单中点击Ok。弹出定义单元结果变量的对话框

10确认量的参考序号为2

11在左边的列表中选择Stress，在右边列表中选择Y-direction SY

点击Ok。弹出时间历程变量对话框，选择变量列表中的(ESOL).对话框显示的单元号为281，节点号为50，item S, componentY, and name SY. 12点击Add。重复7-10步，设定变量的参考序号为3.

13 在定义单元结果变量的对话框中，选择左边列表中的Strain-elastic。在右边列表中选择Y-dir'n EPEL Y。点击Ok

14击Add。重复7-10步，设定变量的参考序号为4

15在定义单元结果变量的对话框中，选择左边列表中的Strain-plastic。在右边列表中选择Y-dir'n EPPL Y。点击Ok 16点击Ok弹出时间历程变量对话框

17选择主菜单路径Main Menu> TimeHist Postpro> Math Operations> Add.弹出时间历程变量对话框

18 输入5作为结果的参考序列号，按3作为第一个变量，按4作为第二个变量。点击Ok，这样就吧你存储在变量3和4中的弹性应变和塑性应变加起来了。他们的和是总应变，被储存在变量5中。

3.17 绘出时间历程结果

1选择主菜单路径Main Menu> TimeHist Postpro> Settings>Graph弹出图形设置对话框

2点击单变量作为x轴的变量，输入5作为单变量序号。点击Ok

3选择主菜单路径Utility Menu> PlotCtrls> Style> Graphs> Modify Axes.弹出关于图形显示的坐标轴修改对话框。 4 输入Total Y-Strain作为x轴标签

5输入Y-Stress作为y轴标签，点击Ok

6选择主菜单路径Main Menu> TimeHist Postpro> Graph Variables弹出显示时间历程变量对话框 7输入2作为图表的第一个变量。点击OK

3.18 退出

1 选择工具条中的QUIT