ANSYS非线性结构分析教程：几何非线性与大应变

"该教程主要介绍了ANSYS 11.0在几何非线性分析中的应用，适用于处理大位移、大应变和大转角的问题。ANSYS是一个综合性的有限元分析软件，包含热、电、磁、流体和结构等多个模块，支持线性和非线性结构分析，以及多种高级分析功能。" 在ANSYS中，几何非线性分析主要用于处理那些因结构发生大位移、大应变和大转角而导致的非线性问题。当结构的位移达到一定程度时，单元矩阵会随之变化，单元间的相互作用会影响整体刚度矩阵，这被称为大位移。大应变则表示结构的应变不再局限于小范围，而是可能达到有限甚至无限大。ANSYS会自动识别这些条件，并进行相应的非线性分析。 结构分析是ANSYS的核心功能之一，涵盖了广泛的分析类型： 1. 静力分析：可以处理线性和非线性结构的静态载荷。非线性分析包括几何非线性（如大变形、大应变、应力强化和旋转软化）、材料非线性（如塑性、粘弹性、超弹性等）以及接触非线性（如各种类型的接触和热接触）和单元非线性（如死/活单元、预紧力单元等）。 2. 模态分析：用于计算结构的自振频率和振形，扩展到谱分析以研究随机振动引起的应力和应变。 3. 谐响应分析：确定结构对周期性载荷的响应。 4. 瞬态动力学分析：分析结构对随时间变化的载荷的动态响应，同样支持非线性行为。 5. 谱分析、随机振动分析：用于评估随机振动对结构的影响。 6. 特征屈曲分析：计算线性结构的屈曲载荷和屈曲模式，也可进行非线性屈曲分析。 7. 专项分析：如断裂分析、复合材料分析和疲劳分析等。 此外，ANSYS还集成了高度非线性瞬态动力分析模块ANSYS/LS-DYNA，提供全自动接触分析、多物理场耦合、材料非线性、网格重划分等功能，特别适合于模拟爆炸、侵彻穿甲、鸟撞等复杂动力学场景，以及失效和裂纹扩展分析。 通过这些强大的功能，ANSYS能够处理各种复杂的工程问题，为用户提供了一个高效且灵活的分析工具，同时允许用户进行二次开发，以满足特定的工程需求。无论是基本的结构静力分析还是高度复杂的非线性瞬态动力学模拟，ANSYS都能提供全面的解决方案。