Mech-SNL_16.0_WS-06A-非线性诊断.pdf

在介绍非线性诊断相关的知识点前，需要明确非线性分析在工程仿真中的重要性。非线性分析允许工程师们对材料或几何表现出非线性特征的复杂问题进行求解，比如物体在受到较大外力时发生的塑性变形、接触问题、材料的硬化软化行为等。非线性问题往往比线性问题更加复杂，需要专门的算法和求解策略去解决。 ANSYS Workbench是一个集成的仿真平台，它简化了仿真流程，让工程师能够更加便捷地进行复杂的仿真分析。Workbench中的Mechanical模块是一个强大的有限元分析工具，它支持包括线性和非线性在内的多种类型的仿真分析。 在本文件中提及的Workshop 6A，主要关注的是在ANSYS Workbench环境下进行非线性诊断的过程。从文件描述来看，这是一次关于3D弹簧片与3D刚性目标体进行面体接触模型的非线性分析案例。 文件内容详细介绍了非线性诊断的步骤，其中涉及的关键知识点包括： 1. **面体接触模型**：这通常涉及到两个接触表面之间的相互作用，其中需要考虑摩擦力、接触刚度以及接触状态（如是否开裂或闭合）等因素。这类问题通常是非线性的，因为接触条件会随着载荷的施加而发生变化。 2. **收敛故障诊断**：在进行非线性分析时，常见的问题是求解器不收敛，即求解过程无法找到满足预定精度的解。收敛故障可能由多种原因引起，包括接触条件设置不当、材料属性参数定义错误、网格划分问题、载荷与边界条件设置不恰当等。 3. **材料属性校正**：在ANSYS Workbench中，需要确保材料的属性被准确地定义，包括材料的密度、弹性模量、泊松比、屈服强度等。材料属性直接关联到模型的非线性行为，错误的材料属性将导致分析结果的不准确。 4. **单位一致性检验**：在进行仿真分析前，要确保工程中所使用的单位制是一致的。例如，本文中提到检验单位是公制(Tonne, mm,…)系统，以保证数值计算的准确。 5. **3D壳单元网格划分**：在有限元分析中，模型的几何被划分为许多小的单元。3D壳单元适用于模拟薄壁结构。网格划分的质量直接影响到仿真的精度和收敛性。 6. **接触问题的处理**：接触问题是一种典型的边界条件非线性问题。由于接触问题的复杂性，需要特别注意接触面之间法向和切向的行为。例如，接触法向方向的正确设置对于确保接触对之间的正确作用力至关重要。 7. **非线性求解策略**：非线性问题求解需要应用特殊的求解策略，例如自动时间步长、大变形理论、子步迭代等，这些策略能够在求解过程中动态调整求解器的行为，以适应非线性问题的特征。 8. **求解过程监控**：在求解过程中，需要密切监控Newton-Raphson残差等指标，以判断求解器的收敛性。本文中提到保存最后3次迭代的不平衡力数据，有助于发现并解决接触收敛故障问题。 9. **结果分析**：最终，需要对求解结果进行分析，比如检查总变形结果，分析两部件间的接触关系是否有效。通过分析求解结果，可以确定模型是否正确地反映了实际物理行为。 通过上述步骤和知识点的介绍，可以了解到进行ANSYS Workbench环境下非线性诊断的具体操作流程以及背后的理论基础。这对工程师来说是一个宝贵的资料，有助于他们理解并掌握非线性诊断的方法和技巧。