ANSYS非线性分析：弹塑性分析详解

"ANSYS软件的材料非线性分析能力，特别是弹塑性分析" 在工程领域，材料非线性分析是研究结构响应的关键部分，尤其是当涉及到材料在不同条件下的弹塑性行为时。非线性的应力-应变关系可能源于多种因素，包括加载历史、环境条件（如温度变化）以及加载时间的累积（如蠕变效应）。ANSYS 6.1版本提供了丰富的材料非线性分析功能，涵盖了弹塑性分析、超弹分析和蠕变分析等，本讨论主要关注弹塑性分析。 弹塑性分析关注的是材料在承受应力时如何经历从弹性到塑性的转变。当应力低于材料的比例极限，材料表现出线性弹性行为，应力-应变曲线呈直线。而在屈服点之后，材料会发生永久形变，进入塑性阶段，这时即使移除载荷，应变也不会完全恢复。ANSYS程序中，通常将比例极限和屈服点视为相同，将应力-应变曲线分为弹性部分和塑性部分，后者也称为应变强化部分。 进行塑性分析时，ANSYS用户需要考虑以下要点： 1. 输入参数：使用TB命令选择塑性选项，并输入必要的常数，确保这些常数符合塑性模型的预期形式，如真实应力和总应变。 2. 输出量：关注程序提供的各种输出量，以评估材料的行为和分析结果。 3. 塑性分析的原则：理解如何激活和管理塑性应变，特别是在大应变分析中。 4. 收敛性：掌握优化收敛性的策略，可能需要通过调整载荷步的子步数或启用自动时间步长来实现。 5. 结果检查：学习如何解读和可视化塑性分析的输出结果。 在实际操作中，若进行大应变分析，应使用真实应力-真实应变数据。对于双线性塑性选项（如BKIN, BISO），屈服应力通常基于产生0.2%塑性应变的应力值设定，而可以通过实验曲线拟合确定塑性模量。此外，需要适当选择载荷步的子步数以充分捕捉路径相关的非线性行为。 ANSYS软件的基本使用涉及从安装、启动和配置，到模型建立、加载和求解，再到后处理和结果分析的整个流程。在模型建立过程中，定义单元类型、实常数、材料属性、网格划分、约束和加载是关键步骤。在加载和求解阶段，正确设定载荷和求解设置直接影响分析的准确性和收敛性。最后，后处理阶段的通用后处理器、单元表、路径和时间历程后处理器等工具，帮助用户直观地理解和解释计算结果。 通过多个具体的分析实例，如六方孔螺钉的静力分析、平面问题、轴对称结构、周期对称结构以及不同类型的动态分析（模态分析、谐响应分析等），读者能深入理解ANSYS软件在实际工程问题中的应用。每个实例都包括问题描述、模型建立、边界条件设定、求解过程和结果分析，为用户提供了一套完整的实践指南。