掌握ANSYS几何非线性分析：迭代求解与大应变处理

几何非线性分析是ANSYS软件中的关键概念，用于处理在结构变形过程中，由于位移的增长导致的刚度变化。在传统的线性分析中，结构的刚度被视为常数，但在大变形或大应变情况下，这种假设不再适用。非线性分析主要涉及以下几个方面： 1. 位移影响下的刚度改变：随着结构部件位移的增加，单元的形状（大小和形状的变化）和取向（相对于整体坐标系的位置）都可能发生变化，从而影响其局部刚度。这种影响是非线性的，必须通过迭代方法求解，以确保准确的解决方案。 2. 大应变分析与小应变分析的区别：小应变分析假设位移很小，可以忽略刚度变化，通常采用一次迭代就足够。而大应变分析则考虑了形变对刚度的影响，两者的选择取决于所需的分析精度和模型的特性。 3. 激活大应变效应：在ANSYS中，通过NLGEOM ON选项（可在主菜单Solution > AnalysisOptions路径下找到）来启用大应变效果，这会改变单元的形状、取向，并处理像旋转载荷、集中载荷和惯性载荷等引起的效应。 4. 单元类型的限制：并非所有ANSYS单元类型都能处理无限大的应变，有些类型可能存在实际的应变限制。为了保持数值稳定性，总载荷通常需要分步施加，通过NSUBST、DELTIM或AUTOTS等参数控制。 5. 非保守系统的处理：当模型涉及非保守性，如塑性或摩擦，或者存在多解情况（如突然转换），小载荷增量的应用至关重要，它有助于确保系统的稳定性。 6. 应力-应变关系：在大应变求解中，使用真实应力和真实或对数应变，以适应不同区域的需求。对于小应变区，真实应变与工程应变基本一致，但转换至对数应变或工程应力时，需使用相应的转换公式。 几何非线性分析是复杂且重要的，它能够帮助用户深入理解结构在极端工作条件下的行为，对于结构工程师和分析师来说，熟练掌握这一工具是提高设计准确性和效率的关键。通过理解和应用这些原则，用户可以在ANSYS中有效地解决各种复杂的几何非线性问题。