Программа ANSYS - краткий курс (1050670), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Затем на основе вектора неуравновешенности выполняется линейноерешение и проверяется условие сходимости. Если это условие не выполняется, тозаново вычисляется вектор неуравновешенных сил, обновляется матрица жесткости ирешается система уравнений задачи. Процесс продолжается до тех пор, пока не будетдостигнута сходимость решения.Если сходимость достигнуть не удается (даже при использовании таких мер, какадаптивный спуск, автоматический выбор шага решения и бисекция), то программапереходит к новому шагу нагрузки или останавливает счет задачи - по выборупользователя.Таким образом, нелинейный анализ включает три уровня операций:• самый "верхний" уровень состоит из выбора шагов нагружения в пределах всего"времени" нагружения; на каждом таком шаге нагрузка предполагаетсяменяющейся линейно;14CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________• внутри шага нагружения можно выбрать шаг решения, чтобы обеспечитьпостепенное приложение нагрузки;• на каждом шаге решения программа будет выполнять равновесные итерации дляполучения сходимости.Пределы сходимостиПрограмма предоставляет выбор параметров для проверки сходимости: усилия,моменты, перемещения, углы поворота и любые их комбинации.
Кроме того, длякаждого параметра можно выбрать свою величину допускаемой погрешности. Длязадач со многими степенями свободы можно выбрать нормы сходимости.Следует иметь в виду, что выбор критериев сходимости на базе силовых параметровобеспечивает абсолютную меру сходимости, а выбор геометрических параметров относительную меру кажущейся сходимости. Поэтому для обеспечения сходимостинужно выбирать допускаемую погрешность силовых параметров. Не следуетограничиваться выбором только геометрических параметров.Консервативные и неконсервативные системы. Путь нагруженияПри анализе консервативных систем нагрузки могут прикладываться в любом порядке.Напротив, результаты анализа неконсервативных систем (наличие пластическихдеформаций или трения скольжения) зависят от пути нагружения; нагрузки к такимсистемам должны прикладываться достаточно медленно, т.е. с использованием шаговрешения внутри шага нагружения.Число шагов решения и автоматический выбор шагаПри многошаговом нагружении требуется достичь разумного компромисса междуточностью решения и затратами времени.
Если рассматриваемая система ведет себянелинейно на всех этапах истории нагружения и есть уверенность, что ее поведениедостаточно хорошо понято и будет получено правильное решение, то тогда можноустановить одну и ту же величину шага решения, допускаемую по условиямсходимости, для всех шагов нагружения (при этом число равновесных итерацийнеизбежно будет достаточно большим).Однако если знать, что поведение системы меняется от линейного к нелинейному, торазумным будет изменить шаг решения на нелинейном этапе. В этом случае можноприбегнуть к автоматическому выбору шага решения.
Кроме того, эту возможностьследует использовать для активизации процедуры бисекции, если нет уверенности всходимости решения. Эта процедура уменьшает шаг решения вдвое, если равновесныеитерации не улучшают сходимости, и автоматически повторяет счет, начиная споследнего приемлемого шага решения.Направление нагрузок и перемещенийПрограмма ANSYS при больших перемещениях системы и в зависимости от видадействующих на конструкцию нагрузок может изменить их направления. Ускорения исосредоточенные силы сохраняют первоначальное направление вне зависимости оториентации элемента, а поверхностные нагрузки всегда прикладываются по нормали к15CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________искривленному элементу и могут быть использованы для моделирования "следящих"нагрузок.2.1.6.
Советы и рекомендацииПроведение нелинейного анализа обычно оказывается не таким сложным, еслиизвестно, что и как делать. Усвоив несколько основных принципов, можно успешносправиться почти с любой нелинейной задачей.Не торопитесь!Многие пользователи испытывают искушение попытаться сделать слишком много ислишком быстро, но слишком часто получают разочаровывающие результаты. Действуяс разумной осторожностью, можно избежать многих трудностей, сопутствующихнелинейному анализу. Во многих случаях могут оказаться полезными перечисленныениже указания и советы.Разберитесь с программой и конструкцией.Если нет опыта выполнения нелинейного анализа, следует начать с простой, изнескольких элементов, системы и усвоить особенности расчета.• Получите представление о поведении сложной конструкции на основе анализаупрощенной модели.
Для нелинейных статических моделей предварительныйлинейный анализ способен показать те области расчетной модели, где возможныпластические деформации, и нагрузки, превышение которых сделает отклик системынелинейным. Для нелинейного динамического анализа предварительное упрощенноемоделирование дает представление о динамике системы при минимальных затратах.• Реагируйте на сообщения и предупреждения программы. В любом случае передпостпроцессорной обработкой результатов нужно быть уверенным в том, чтосходимость достигнута.Стремитесь к разумной простоте.• Если есть возможность заменить трехмерную модель двумерной илиосесимметричной, используйте ее.
Если можно уменьшить размер модели за счетусловий симметрии, делайте это. Если можно опустить "нелинейные подробности" безущерба для результатов в критических зонах конструкции, поступайте таким образом.• Там, где возможно, моделируйтеэквивалентными нагрузками.динамическоенагружениестатически• Используйте подконструкции для линейных частей расчетной модели, чтобыуменьшить затраты времени и компьютерных ресурсов.Используйте адекватную сетку.16CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________• Имейте в виду, что в областях модели, где имеют место пластические деформации,необходима разумная плотность точек интегрирования.
Это особенно важно для зонпластических шарниров, т.к. для получения аккуратного решения при наличиибольших перемещений требуется, чтобы отдельный элемент изгибался не более чем на30 градусов.• Адекватная плотность сетки необходима на поверхностях контакта для получениягладкой функции распределения давления.• В областях модели, где требуется определить напряжения или деформации, сеткадолжна быть более мелкой, чем в областях, в которых вычисляются перемещения.• При проведении модального анализа размер сетки выбирается в зависимости отвысшей формы колебаний, представляющей интерес.
Число необходимых элементовзависит как от функции перемещений элемента, так и от моды колебаний.• Если при динамическом анализе важно получить картину волновых процессов всистеме, то требуется не менее 20 элементов на одну длину волны.Прикладывайте нагрузки постепенно.• Для неконсервативных систем нагрузка должна увеличиваться за счет достаточномалых приращений, чтобы гарантировать получение достоверной зависимости"нагрузка-перемещение".• Сходимость решения для неконсервативных систем иногда можно улучшитьпостепенным приложением нагрузки, что минимизирует число равновесных итерацийНьютона-Рафсона.Благоразумно используйте равновесные итерации.• Предоставляйте программе возможность выполнять достаточное число итераций. Этоособенно важно при медленной сходимости решения для консервативных систем.• Наоборот, в тех случаях, когда важна история нагружения, не следует, видимо,превышать установленное по умолчанию число равновесных итераций (25): еслинеконсервативная задача сходится медленно на данном шаге решения (как правило,чрезмерно большом), это значит, что Ваше решение может уклониться слишкомдалеко от истинного.Преодоление трудностей сходимостиСходимость не достигается, если формулировка задачи приводит к отрицательнойглавной диагонали матрицы, рассчитываются чрезмерно большие перемещения илипросто не удается достичь критериев сходимости за определенное число равновесныхитераций.
Отсутствие сходимости может указывать на физическую нестабильность17CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________(нулевая или отрицательная жесткость) конструкции или на проблемы получениячисленного решения для конечно-элементной модели.Для улучшения сходимости можно использовать несколько технических приемов.Автоматический выбор шага решения.• При использовании этой процедуры вместе с контактными элементами (CONTAC48,CONTAC12 и т.д.) программа может неоднократно делить шаг пополам до тех пора,пока не будет достигнут минимальный, что обеспечивает устойчивость решения, ноприводит к большим затратам времени.
Контактные элементы имеют опцию(KEYOPT(7)), которая позволяетконтролировать, насколько программаконсервативна при выборе шага решения, и дает возможность, в ряде случаев,ускорить получение решения.• Для других нелинейных элементов также необходимо осторожно выбиратьминимальный шаг. Если выбрать слишком малый шаг, то процедура автоматическоговыбора шага может чрезмерно увеличить время решения задачи. И наоборот, выбравслишком большой шаг, можно не добиться сходимости.• Не забывайте указать верхний предел шага решения, особенно для сложных моделей,- для гарантии того, что все интересующие аспекты поведения системы не будутупущены. Это может оказаться важным в следующих ситуациях:- задачи с малым временем нарастания нагрузок; если шаг решения слишкомвелик, то эта часть истории нагружения может оказаться неточнопредставленной;- задачи, которые касаются конструкций, подверженных постоянномувозбуждению в некоторой полосе частот (например, задачи на сейсмическоевоздействие).• Будьте осторожны при моделировании кинематических систем (систем с подвижнымизвеньями).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
