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Re: [請益] ANSYS 固力模擬以彈性強度為主還是降伏?

看板Cad_Cae (電腦輔助設計)作者時間2年前 (2022/05/23 21:20), 編輯推噓25(25推 0噓 94→)
留言119則, 5人參與, 2年前最新討論串2/2 (看更多)
※ 引述《imsfly (超級貧窮人)》之銘言： : 各位板友早安 : 因一直以來小弟都是自學ANSYS : 有些問題在網路上找不到 : 想請教一下板上的朋友們 : 請問固力模擬在不特別設定其他參數的情況下 : "最大變形量"顯示的是塑性變形的最大變形量,還是物體即將到達被破壞的最大變形量呢? : 就是一般情況下是使用"彈性係數"還是"降伏強度"去進行計算? : 再請各位幫忙了,謝謝 : 另外,礙於有些情況自己真的摸不透 : 想請問各位國內ANSYS除了虎門科技,還有別間公司會提供課程上課嗎? : 謝謝 1. 模擬的結果是你施力物體的變形，變形是全部變形量(彈性 加塑性)。ANSYS沒有辦法告訴你破壞時的最大變形量是多少， 你必須自己判斷何時會破壞，此時的變形量為多少。 2. 彈性係數 elastic modulus(Young's modulus) & 降伏強度 yielding stress 是兩個完全不同的物理量，下圖是典型的應力應變曲線，彈性係 數是彈性區域的斜率，降伏強度是到達這彈性區域臨界點時的應 力值；換句話說，彈性係數代表的是材料抵抗變形的能力，而降 伏應力是材料彈性應變區域的臨界應力值，過了這個點，材料就 會開始產生永久變形(塑性應變)。 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stress_strain_ductile.svg 3. 在計算的時候ANSYS到底是使用哪一個值進行計算? 這個答案 取決於你使用的材料性質為何，假如你只輸入了最基本的機械性 質或是你是直接拉workbench內建的材料資料庫的材料，這裡面 只有輸入了材料的彈性模數，所以此時計算的結果是純彈性的( 線性的)，也就是應力應變會走上面哪條曲線的彈性段畫一條延 伸線出去這條路。但假如你使用了塑性的材料性質，並且照著輸 入上面圖中的哪一條曲線，哪麼軟體就會計算出這個曲線的應力 結果。 4. 如果我想知道多少變形或力量下，材料會有塑性變形怎麼辦? 如果你只是想知道材料剛好開始塑性變形的力量或變形量，哪你 可以使用彈性的材料性質，然後嘗試不同的施力，觀察應力結果 的最大應力值(通常使用von Mises stress)何時會大於降伏應力。 此時的力量或變形就是材料產生塑性變形的力量或變形量。 5. 如果我想知道這樣的施力下，材料的塑性變形量有多少怎麼辦? 這就比較複雜一點，首先你必須要有材料的應力應變曲線，並將之 輸入到塑性材料模型中，然後你要在第一個分析步施加一個外力， 然後在第二個分析步中釋放掉這個外力，在第二個分析步的殘餘變 形量就是塑性變形量。 6. 網路上的資源：你可以參考成大工科李輝煌老師的YT，裡面有很 多範例的教學影片，你也可以買他寫的書 Finite Element Simulations with ANSYS Workbench https://www.youtube.com/user/hueihuanglee/videos -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 219.70.133.69 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Cad_Cae/M.1653312038.A.F3F.html
推
05/23 22:15, 2年前 , 1F
非常感謝gamer大協助解答，受益良多，謝謝
05/23 22:15, 1F
推
05/24 03:41, 2年前 , 2F
請問如果我用線彈性材料，但把大變形(large deflection)
05/24 03:41, 2F
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05/24 03:41, 2年前 , 3F
打開，那分析會走哪條線？
05/24 03:41, 3F
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05/24 16:15, 2年前 , 4F
大變形不是用來解決這個問題的，是解決high strain時，結構
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05/24 16:15, 2年前 , 5F
不能線性疊加的問題，在有限元素法中，主要是處理元素在因
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05/24 16:16, 2年前 , 6F
為高應變產生形狀改變造成的積分誤差
05/24 16:16, 6F
推
05/24 18:07, 2年前 , 7F
意思是會隨形狀(或位置)不斷重新計算K矩陣，但不會因此使
05/24 18:07, 7F
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05/24 18:07, 2年前 , 8F
之變得更軟或更硬的意思嗎？
05/24 18:07, 8F
→
05/24 18:08, 2年前 , 9F
所以大變形和非線性迭代是分開的？
05/24 18:08, 9F
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05/25 00:41, 2年前 , 10F
不是很確定你說的非線性迭代，你是說接觸計算用的非線性求
05/25 00:41, 10F
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05/25 00:42, 2年前 , 11F
解嗎?如果是的話，這個是用牛頓法去求解出系統的力平衡，再
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05/25 00:43, 2年前 , 12F
把這個力量放入KX=F中去重新計算反矩陣，他跟大變形是分開
05/25 00:43, 12F
→
05/25 00:44, 2年前 , 13F
的，但我記得再ANSYS裡面如果你開啟非線性求解，他預設會把
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05/25 00:44, 2年前 , 14F
這兩個都打開。
05/25 00:44, 14F
推
05/25 13:25, 2年前 , 15F
是的，開啟大變形就是你的K矩陣會每一步隨著節點位置重新
05/25 13:25, 15F
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05/25 13:25, 2年前 , 16F
計算，如沒開啟就是初始條件計算完後不管你怎麼變形它都
05/25 13:25, 16F
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05/25 13:26, 2年前 , 17F
不重新計算節點位置，這與材料性質無關。材料非線性與幾
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05/25 13:27, 2年前 , 18F
何非線性理論上應該分開看待，只是有進材料塑性的case九
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05/25 13:28, 2年前 , 19F
成九都會建議要開始大變形。
05/25 13:28, 19F
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05/25 13:29, 2年前 , 20F
"是的"是回j大的K矩陣的問題
05/25 13:29, 20F
推
05/25 13:33, 2年前 , 21F
謝謝兩位回答，因為我沒讀過非線性的相關力學較不了解，
05/25 13:33, 21F
推
05/25 13:36, 2年前 , 22F
只知道K矩陣會隨分析變化。就我所知非線性有分成幾何、材
05/25 13:36, 22F
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05/25 13:36, 2年前 , 23F
料、接觸非線性，根據S大您說的意思，大變形(Large
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05/25 13:36, 2年前 , 24F
deflection)的選項應是屬於幾何非線性的部分?
05/25 13:36, 24F
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05/25 13:37, 2年前 , 25F
還是它是獨立於前三者? 屬於第四種K矩陣會變化的例子?
05/25 13:37, 25F
推
05/25 13:44, 2年前 , 26F
是喔，大變形就是指您說的三種中的幾何非線性
05/25 13:44, 26F
推
05/25 13:55, 2年前 , 27F
那就幾何非線性而言，因為我只是把K隨位置重新積分出來，
05/25 13:55, 27F
→
05/25 13:55, 2年前 , 28F
所以是不是不需要額外的迭代計算節點位移? 應力-應變仍保
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05/25 13:55, 2年前 , 29F
持線性?
05/25 13:55, 29F
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05/25 14:23, 2年前 , 30F
這裡我有點模糊 應力應變保持線性是材料的問題，但妳要算
05/25 14:23, 30F
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05/25 14:24, 2年前 , 31F
出節點位移還是要經過迭代計算
05/25 14:24, 31F
推
05/25 15:50, 2年前 , 32F
抱歉，我表達的不好，就您說明來看幾何非線性感覺像
05/25 15:50, 32F
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05/25 15:50, 2年前 , 33F
05/25 15:50, 33F
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05/25 15:50, 2年前 , 34F
但我不明白在哪一步涉及到迭代
05/25 15:50, 34F
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05/25 23:09, 2年前 , 35F
你簡單在二維平面畫幾個K值的不同的彈簧連接系統，再對
05/25 23:09, 35F
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05/25 23:09, 2年前 , 36F
其中一個點施加外力，就會發現K d矩陣不是這樣一個步驟就
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05/25 23:09, 2年前 , 37F
可以解出解析解來了
05/25 23:09, 37F
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05/26 00:05, 2年前 , 38F
小變形就是如同你的total displacement d=d_0+d_1+...，
05/26 00:05, 38F
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05/26 00:06, 2年前 , 39F
由於滿足superposition principle，所以可以直接計算d而不
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還有 40 則推文
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05/26 20:25, 2年前 , 80F
平衡方程式。如果是這樣的話，我想g大您的意思是: 幾何非
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05/26 20:25, 2年前 , 81F
線性是指在這15條方程式中應變-位移關係是非線性的(好像
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05/26 20:25, 2年前 , 82F
稱為green's應變)，但是應力-應變關係是線性的。材料非線
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05/26 20:25, 2年前 , 83F
性的話則反過來，不知道我理解是否有誤?
05/26 20:25, 83F
推
05/26 21:04, 2年前 , 84F
翻了一下書，大變形和小變形用的是不同的微分方程，那這
05/26 21:04, 84F
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05/26 21:04, 2年前 , 85F
樣大變形form出來的K矩陣就和小變形的不同了。
05/26 21:04, 85F
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05/27 00:53, 2年前 , 86F
你的理解大致上是正確的。
05/27 00:53, 86F
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05/27 01:08, 2年前 , 87F
@rcab1204 不是這樣子的，動力學和彈性力學的統馭方程式是
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05/27 01:09, 2年前 , 88F
相同的。小變形理論是大變形理論中忽略二次項的特例。
05/27 01:09, 88F
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05/27 01:10, 2年前 , 89F
舉個簡單的例子，考慮一個單軸拉伸問題，應變是0.01。大變
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05/27 01:12, 2年前 , 90F
形理論的結果會是 0.01+0.5*0.01^2=0.01005，誤差非常小
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05/27 01:14, 2年前 , 91F
回到你的範例，懸臂樑如果集中作用，會產生剪應變，當剪應
05/27 01:14, 91F
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05/27 01:15, 2年前 , 92F
變高到某個程度的時候，誤差就會高到不能被忽略。
05/27 01:15, 92F
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05/27 01:15, 2年前 , 93F
所以為什麼我上面會說有沒有進到塑性不能拿來作為判斷是否
05/27 01:15, 93F
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05/27 01:16, 2年前 , 94F
為大變形的理由，因為即便應變高到1% (有興趣的人可以算一
05/27 01:16, 94F
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05/27 01:17, 2年前 , 95F
下鋼進到塑性的時候應變有多小)，在單軸應力的狀況，大變形
05/27 01:17, 95F
→
05/27 01:17, 2年前 , 96F
與小變形的誤差仍然低到可以忽略
05/27 01:17, 96F
推
05/27 12:27, 2年前 , 97F
J大又再次引起板上熱烈討論了，哈。
05/27 12:27, 97F
推
05/27 15:37, 2年前 , 98F
僅是我學比較少導致問題比較多而已，謝謝兩位回答。目前
05/27 15:37, 98F
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05/27 15:37, 2年前 , 99F
知道大變形的微分(統御)方程和小變形的微分(統御)方程不
05/27 15:37, 99F
→
05/27 15:37, 2年前 , 100F
一樣導致大變形的K矩陣含有位移變數，即K=K(d)。那請問材
05/27 15:37, 100F
→
05/27 15:37, 2年前 , 101F
料非線性的K矩陣又是從哪邊推導的呢? 畢竟統御方程和材料
05/27 15:37, 101F
→
05/27 15:37, 2年前 , 102F
性質無關。
05/27 15:37, 102F
推
05/27 15:41, 2年前 , 103F
打完才想到上面最後一句錯了，統御方程也和材料有關才對
05/27 15:41, 103F
→
05/27 15:41, 2年前 , 104F
。
05/27 15:41, 104F
推
05/27 15:45, 2年前 , 105F
請問材料非線性的統御方程(或K矩陣)也和小變形一樣，只是
05/27 15:45, 105F
→
05/27 15:45, 2年前 , 106F
材料性質不為常數無法提出積分式外而已嗎? 還是材料非線
05/27 15:45, 106F
→
05/27 15:45, 2年前 , 107F
性也有不同的統御方程(K矩陣)?
05/27 15:45, 107F
推
05/27 16:16, 2年前 , 108F
您太客氣了，CAE裡有很多東西是沒有標準答案的，大家多討
05/27 16:16, 108F
→
05/27 16:16, 2年前 , 109F
論彼此都會進步。
05/27 16:16, 109F
→
05/27 20:29, 2年前 , 110F
統御方程式是一樣的，都是力平衡方程式，差別在於本構方程
05/27 20:29, 110F
→
05/27 20:37, 2年前 , 111F
式不同，因此K矩陣的大小或是數值會與線性材料所不同。
05/27 20:37, 111F
推
05/28 12:20, 2年前 , 112F
推！學習了
05/28 12:20, 112F
推
05/28 14:13, 2年前 , 113F
想請問一下為何本構方程式會影響K矩陣? 就我學到的有限元
05/28 14:13, 113F
→
05/28 14:13, 2年前 , 114F
僅是將統御方程式做Weight integral(或稱galerkin method
05/28 14:13, 114F
→
05/28 14:13, 2年前 , 115F
)後形成Kd=F，過程中並沒有統御方程式的參與。
05/28 14:13, 115F
→
05/28 14:14, 2年前 , 116F
*過程中並沒有本構方程式的參與。
05/28 14:14, 116F
推
05/28 14:25, 2年前 , 117F
但是平面(應力or應變)元素的推導(最小位能原理)就有用到
05/28 14:25, 117F
→
05/28 14:25, 2年前 , 118F
本構方程了，但沒看到統御方程。
05/28 14:25, 118F
→
05/29 00:31, 2年前 , 119F
strain-displacement relation本身不存在線不線性的問題
05/29 00:31, 119F
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