1.ANSYS中的等效應(yīng)力是什么物理含義?

　　1)ANSYS中等效應(yīng)力最大應(yīng)力s1有什么區(qū)別，平常討論應(yīng)力分布，應(yīng)該用等效應(yīng)力還是最大應(yīng)力s1呢?

　　2)計算等效應(yīng)力時是否需要輸入等效泊松比呢?

　　3)在實(shí)際的應(yīng)用中，例如在討論平板上的圓孔應(yīng)力集中的應(yīng)力分布問題時，應(yīng)該用等效應(yīng)力來描述應(yīng)力集中的現(xiàn)象，還是采用主應(yīng)力s1來反應(yīng)集中的程度呢?還是采用一個單方向的sx來說明問題呢?

　　答：1)這個等效應(yīng)力應(yīng)該就是彈塑性力學(xué)里的VonMises應(yīng)力，他主要考察的是材料在各個方向上的應(yīng)力差值，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室里獲得材料強(qiáng)度都是單向載荷作用下的強(qiáng)度(當(dāng)然現(xiàn)在也有三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)儀)，所以有時候材料所受的單向載荷可能很大，但并沒有造成破壞，這是就是看他的等效應(yīng)力，具體計算公式是:

　　σ等效=sqrt{0.5[(σ1-σ2)^2+(σ2-σ3)^2+(σ3-σ1)^2]}

　　2)等效應(yīng)力是三項(xiàng)主應(yīng)力的組合

　　如s，int即為max(si-sj),si,sj為三項(xiàng)主向應(yīng)力。i，j=1，2，3 i≠j即tresca型

　　s,eqv為sqrt(0.5*∑(si-sj)**2)，i，j=1，2，3 i≠j 即mises型

　　3)個人認(rèn)為應(yīng)該采用等小應(yīng)力來描述應(yīng)力集中的現(xiàn)象，因?yàn)樵趯?shí)際中很難找到真正的單軸拉壓的情況，一般結(jié)構(gòu)的受力都沒有這么簡單，所以在分析的時候需要用等效應(yīng)力來將各 主應(yīng)力進(jìn)行轉(zhuǎn)化，因此應(yīng)該用等效應(yīng)力來描述應(yīng)力集中的現(xiàn)象。

　　4)等效泊松比就是泊松比，等效應(yīng)力計算時不會用到泊松比，不過在計算mises等效應(yīng)變時會用到。對于泊松比的取值原則應(yīng)遵循以下兩條：

　　a:對于elastic & thermal strains 泊松比取為材料的泊松比;

　　b:對于plastic creep hyperelastic strains 泊松比取為0.5。

　　2.ANSYS后處理中負(fù)值的應(yīng)力是壓應(yīng)力還是拉應(yīng)力?

　　答：在力學(xué)范疇內(nèi)對描述應(yīng)力的準(zhǔn)則是拉為正，壓為負(fù)。外載荷(壓力/拉力)，壓為正，拉為負(fù)。

　　3. 解決非線性分析不收斂的技巧

　　在進(jìn)行非線性問題的分析時，影響非線性收斂穩(wěn)定性及其速度的因素很多，在實(shí)際應(yīng)用時，主要應(yīng)注意幾個以下方面：

　　1)模型——主要是結(jié)構(gòu)剛度的大小。對于某些結(jié)構(gòu)，從概念的角度看，可以認(rèn)為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結(jié)構(gòu)相近的幾個主要構(gòu)件剛度相差懸殊，在數(shù)值計算中就可能導(dǎo)致數(shù)值計算的較大誤差，嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的幾何可變性——忽略小剛度構(gòu)件的剛度貢獻(xiàn)。 如出現(xiàn)上述的結(jié)構(gòu)，要分析它，就得降低剛度很大的構(gòu)件單元的剛度，可以加細(xì)網(wǎng)格劃分，或著改用高階單元(BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。構(gòu)件的連接形式(剛接或鉸接)等也可能影響到結(jié)構(gòu)的剛度。

　　2)線性算法(求解器選擇)。ANSYS中的非線性算法主要有：稀疏矩陣法(SPARSE DIRECT SOLVER)、預(yù)共軛梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強(qiáng)大的算法，一般默認(rèn)即為稀疏矩陣法(除了子結(jié)構(gòu)計算默認(rèn)波前法外)。預(yù)共軛梯度法對于3-D實(shí)體結(jié)構(gòu)而言是最優(yōu)的算法，但當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度呈現(xiàn)病態(tài)時，迭代不易收斂。為此推薦以下算法選擇準(zhǔn)則：

　　a:BEAM單元結(jié)構(gòu)，SHELL單元結(jié)構(gòu)，或以此為主的含3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用稀疏矩陣法;

　　b:3-D SOLID的結(jié)構(gòu)，用預(yù)共軛梯度法;

　　c:當(dāng)你的結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)病態(tài)時，用稀疏矩陣法;

　　d:當(dāng)你不知道該用什么算法時，可用稀疏矩陣法。

　　3)非線性逼近技術(shù)。在ANSYS里還是牛頓-拉普森法和弧長法。牛頓-拉普森法是常用的方法，收斂速度較快，但也和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和步長有關(guān)。弧長法常被某些人推崇備至，它能算出力加載和位移加載下的響應(yīng)峰值和下降響應(yīng)曲線。但也發(fā)現(xiàn)：在峰值點(diǎn)，弧長法仍可能失效，甚至在非線性計算的線性階段，它也可能會無法收斂。

　　為此，盡量不要從開始即激活弧長法，還是讓程序自己激活為好(否則出現(xiàn)莫名其妙的問題)。子步(時間步)的步長還是應(yīng)適當(dāng)，自動時間步長也是很有必要的。

　　4)加快計算速度

　　在大規(guī)模結(jié)構(gòu)計算中，計算速度是一個非常重要的問題。下面就如何提高計算速度作一些建議：

　　a：充分利用ANSYS MAP分網(wǎng)和SWEEP分網(wǎng)技術(shù)，盡可能獲得六面體網(wǎng)格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計算精度。

　　b：在生成四面體網(wǎng)格時，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如95號單元有20節(jié)點(diǎn)，可以退化為10節(jié)點(diǎn)四面體單元，而92號單元為10節(jié)點(diǎn)單元，在此情況下用92號單元將優(yōu)于95號單元。

　　c：選擇正確的求解器。對大規(guī)模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計算速度要快10倍以上(前提是您的計算機(jī)內(nèi)存較大)。對于工程問題，可將ANSYS缺省的求解精度從默認(rèn)設(shè)置1E-8改為1E-4或1E-5即可。

　　5)荷載步的設(shè)置直接影響到收斂。應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

　　a:設(shè)置足夠大的荷載步(將MAXMIUM SUBSTEP=1000000)，可以更容易收斂，避免發(fā)散的出現(xiàn)(nsub,nsbstp,nsbmx,nsbmn);

　　b:設(shè)置足夠大的平衡迭代步數(shù)，默認(rèn)為25，可以放大到很大(100)(eqit,eqit);

　　c:將收斂準(zhǔn)則調(diào)整，以位移控制時調(diào)整為0.05，以力控制為0.01(CNVTOL,lab,value,toler,norm,minref)。

　　d:對于線性單元和無中間節(jié)點(diǎn)的單元(SOLID65和SOLID45)，關(guān)閉EXTRA DISPLACEMENTS OPTIONS(在OPTIONS中)。

　　e:對于CONCRETE材料，可以關(guān)閉壓碎功能，將CONCRETE中的單軸抗壓強(qiáng)度設(shè)置為-1(tadata,mat,shrcf-op,shrcf-cl,UntensSt,UnCompSt(-1))。

　　4. 非線性計算完的收斂圖線，如何看他的收斂性呢，每條顏色的線代表什么意思呢?

　　答：F:力;

　　M：力矩;

　　crit/L2: 按照兩種收斂準(zhǔn)則計算出來的誤差量。

　　如果計算出來的誤差量落在收斂準(zhǔn)則之下，則表示該子步計算收斂。

　　5.如何讀出ANSYS的剛度矩陣?

　　答：整體剛度和質(zhì)量矩陣的提取需要進(jìn)行二次開發(fā)，由ansys形成的二進(jìn)制文件.full提取整體剛度和質(zhì)量矩陣。程序的具體實(shí)現(xiàn)方式可參照如下程序代碼：

　　*************************單元剛度和質(zhì)量矩陣的提取*************************

　　/DEBUG

　　finish

　　/clear

　　PI=3.1415926

　　w1=3

　　w2=10

　　w3=6

　　w4=1.2

　　r=.8

　　t=0.08

　　/PREP7

　　!*

　　ET,1,SHELL63

　　R,1,t

　　ET,2,MASS21

　　R,2,500,500,500,2000,2000,2000,

　　!*

　　UIMP,1,EX, , ,2e11

　　UIMP,1,NUXY, , ,0.3,

　　UIMP,1,DAMP, , ,0.2,

　　UIMP,1,DENS, , ,7800,

　　BLC4,0,0,w2,w1

　　ESIZE,1.5,0,

　　AMESH,all

　　NSEL,S,LOC,X,0.0

　　D,all, , , , , ,ALL, , , , ,

　　allsel,all

　　SFA,all,1,PRES,12

　　FINISH

　　/OUTPUT,cp,out,, ! 將輸出信息送到cp.out文件

　　/debug,-1,,,1 ! 指定輸出單元矩陣

　　/SOLU

　　SOLVE

　　finish

　　/OUTPUT, TERM ! 將輸出信息送到output windows中

　　******************************************************************************