Solidworks-Simulation非线性有限元分析.基础教程

ConfidentialInformation利用计算器求解数学原理计算器操作Simulation只是一个更加复杂的矩阵求解器！ConfidentialInformationSolidworksSimulation课程安排课程内容前言非线性基础第01课分析流程第02课网格控制、应力集中、边界条件第03课带接触的装配体分析第04课对称和自平衡装配体第05课带接头的装配体分析第06课兼容/不兼容网格第07课网格细化后的装配体分析第08课薄件分析ConfidentialInformationSolidWorks设计仿真产品线SolidWorksSimulationSimulationPremiumSimulationProfessionalSolidWorksPremiumStaticStaticVibrationVibration&Buckling&BucklingThermalThermalAnalysisAnalysisDropTestDropTestFatigueFatigueAnalysisAnalysisNonlinearNonlinearDynamicsDynamicsMotionMotionSimulationSimulationSolidWorksSolidWorksFlowSimulationFlowSimulationOptimizationOptimizationAnalysisAnalysisConfidentialInformation线性静态分析假设小变形变形相对于结构的整体尺寸来说很小线弹性材料应力和应变成线性比例关系静态载荷载荷和约束不随时间而改变忽略阻尼和惯性力线弹性材料本构模型当这些假设不成立的时候怎么办？ConfidentialInformation什么是非线性结构位移加载力线性非线性非线性结构是指结构的刚度随着其变形而发生改变。现实中所有的物理结果都是非线性，线性分析只是一种近似，在一定条件下能够满足设计分析要求，但是对于许多结构，例如冲压，锻模，冲击，橡胶件缓冲等，仅仅依靠线性分析是远远不够的。非线性分类：材料非线性边界非线性（接触）几何非线性ConfidentialInformation线性静力学分析方程非线性分析方程[K]{u}={F}[K(u)]{u}={F}非线性原理由于刚度依赖于位移，所以任意时刻的刚度基本都是变化的。ConfidentialInformation非线性的基本解决方案非线性有限元的基本解决方案：材料非线性：Newton-Raphson迭代（隐式），中心差分，R-K（显式）边界非线性：Lagrange乘子法，罚函数法几何非线性：考虑Jaumann率的大变形算法，弧长法（Riks）ConfidentialInformation杭州华睿信息技术有限公司几何非线性—大变形问题课程要点课程要点::1.全面了解非线性参数的设置2.完成非线性静态分析3.充分理解分析的整个过程4.学会获取分析后的结果ConfidentialInformation几何非线性简介应力刚化/软化屈曲失稳大翻转及大转动ConfidentialInformationLesson1：项目描述分析实例：软箍（hoseclamp）问题描述：将一端固定，另一端施加转动边界条件使模型变成如下的形状，比较线性静态分析和考虑大变形的非线性静态两种情况。材料：AISI304固定边界面旋转360°ConfidentialInformationLesson1：大变形问题的线性分析结果位移结果失真底部全约束ConfidentialInformationLesson1：非线性边界条件设置注意：静力学分析中的时间概念是虚拟的位移随时间加载曲线ConfidentialInformationLesson1：非线性设置位移控制选项收敛控制方法容差设置载荷步控制几何非线性选项ConfidentialInformationLesson1：大变形分析结果ConfidentialInformation杭州华睿信息技术有限公司增量控制技术课程要点课程要点::1.理解三种增量控制法的数学原理2.熟悉三种增量控制法的设置3.完成分析算例ConfidentialInformationLesson2：项目描述分析实例：蹦床问题描述：分别使用线性静态和非线性两种控制法计算蹦床在一定边界条件下的计算结果，了解三种控制方法的设置方法。材料：尼龙6/10ConfidentialInformationLesson2：控制法简介载荷控制法（ForceControlTechnique）位移控制法（DisplacementControlTechnique）ConfidentialInformationLesson2：力控制法边界设置边界径向位移ConfidentialInformation压力载荷Lesson2：力控制法边界设置ConfidentialInformationLesson2：力控制法结果ConfidentialInformationLesson2：位移控制法设置加载1Pa的液压?ConfidentialInformationLesson2：位移控制法结果非线性响应曲线图代表什么意思？一般情况下，不要使用位移收敛，位移收敛会出现假收敛的情况，这种情况一般情况下很难被发现！ConfidentialInformation杭州华睿信息技术有限公司圆柱壳的非线性屈曲课程要点课程要点::1.理解弧长控制法的数学原理2.熟悉弧长控制法的设置3.完成分析算例ConfidentialInformationLesson3：项目描述分析实例：圆柱壳问题描述：将一端固定，另一端施加转动边界条件使模型变成如下的形状，比较线性静态分析和考虑大变形的非线性静态两种情况。材料：AISI304中心加载250N垂直载荷ConfidentialInformationLesson3：弧长控制法弧长法（Riksmethod）是目前结构非线性分析中数值计算最稳定、计算效率最高且最可靠的迭代控制方法之一。ConfidentialInformationLesson3：边界条件设置1/4对称约束垂直加载不可平移ConfidentialInformationLesson3：四分之一模型线性屈曲分析结果ConfidentialInformationLesson3：四分之一模型线性静态分析结果ConfidentialInformationLesson3：四分之一模型非线性静态求解设置弧长控制法理解各参数设置的数学意义ConfidentialInformationLesson3：四分之一模型非线性静态分析结果ConfidentialInformationLesson3：非线性静态分析结果ConfidentialInformation杭州华睿信息技术有限公司回形针非线性静态分析课程要点课程要点::1.理解屈服后的材料力学性能2.了解两种塑性模型3.完成分析算例4.学会提取后处理的分析结果ConfidentialInformationLesson4：屈服之后的分析现实中有很多现象，比如弹簧拉伸过长之后无法恢复为原始形状，结构变形过大会失效。这类问题主要是材料超过屈服，我们该如何分析？ConfidentialInformationLesson4：材料非线性大多数金属在低应变值时都具有良好的线性应力应变关系；但是在高应变时材料发生屈服，此时材料的响应成为了非线性和不可恢复。橡胶材料是一种非线性、可恢复响应的材料。材料的非线性也坑能与应变以外的其他因素有关。ConfidentialInformationLesson4：项目描述分析实例：回形针问题描述：根据回形针的工作原理，一端受到一定的载荷作用发生变形，当力撤消后变形部分无法完全恢复为原始状态，利用Simulation分析整个变形过程。材料：AISI304Force=1NConfidentialInformationLesson4：线性静态分析结果图解中应力最大值458Mpa大于屈服应力351.7Mpa，因此我们需要利用非线性分析。ConfidentialInformationLesson4：材料非线性本构关系：即材料的本质，反映物质宏观性质的数学模型。有限元中的材料模型均为描述相关材料力学性能的数学模型。ConfidentialInformationLesson4：MISES和Tresca塑性材料区别本质就是对材料屈服的判定存在一定的差异：Tresca屈服即为最大剪应力屈服准则，而MISES为最大vonMISES应力屈服准则。ConfidentialInformationLesson4：塑性材料曲线1：真实应力应变曲线曲线2：工程应力应变曲线理想弹塑性材料曲线ConfidentialInformationLesson4：非线性分析边界条件模拟力加载到卸载的整个过程ConfidentialInformationLesson4：MISES塑性材料分析结果最大变形情况载荷完全卸载后的情况ConfidentialInformationLesson4：Tresca塑性材料分析结果最大变形情况载荷完全卸载后的情况比较Tresca和MISES的分析结果，为什么两者数值会有差异？ConfidentialInformation杭州华睿信息技术有限公司材料硬化现象课程要点课程要点::1.理解硬化因子和包辛格效应2.完成分析算例3.学会提取后处理的分析结果ConfidentialInformationLesson5：项目描述分析实例：金属摆臂问题描述：摆臂在承受较大载荷过程中会发生塑形变形，然后再反向加载载荷，改变材料硬化因子，观察总结结构变形情况。材料：合金钢ConfidentialInformationLesson5：包辛格效应包辛格效应（Bauschingereffect）：金属或合金预先加载产生微量塑性变形后卸载，然后再同向加载则弹性极限升高、反向加载则弹性极限降低的弹性不完整现象。拉伸屈服强度增大压缩屈服强度减小ConfidentialInformationLesson5：分析结果对比ConfidentialInformation杭州华睿信息技术有限公司橡胶件的分析课程要点课程要点::1.理解超弹性材料本构模型2.完成分析算例3.学会提取后处理的分析结果ConfidentialInformationLesson6：项目描述分析实例：橡胶软管问题描述：橡胶软管两端和金属件结合，管道内流过一定压强的流体，利用Simulation分析橡胶件材料的变形情况材料：橡胶固定固定ConfidentialInformationLesson6：超弹性材料假设材料的不可压缩性，即泊松比接近0.5应力应变曲线恒定加载和卸载过程的曲线完全重合不存在塑性屈服点ConfidentialInformationLesson6：Ogden模型参数设置尽量了解各系数的物理意义ConfidentialInformationLesson6：Mooney-Rivlin参数设置Mooney-Rivlin是目前最主流的橡胶本构模型！ConfidentialInformationLesson6：橡胶拉伸试验曲线单轴拉伸双轴拉伸Confidentia