课程背景

在进行结构有限元仿真时，最经常遇到的难题是非线性问题的求解。非线性有限元分析主要分为三种类型：材料非线性、几何非线性和接触非线性。

材料非线性指的是材料具有非线性的应力和应变关系。产生非线性的因素很多，比如加载历史（弹塑性响应状态）、加载时间（蠕变响应状态）、环境温度（粘塑性状态）。

在ANSYS中，材料非线性类型包括弹塑性、粘塑性、蠕变、超弹性、粘弹性、非金属、铸铁、混凝土材料等，具体包括：

• 弹塑性材料模型

ANSYS中提供了20种率无关塑性模型，包括多种屈服准则：Mises、Hill、广义Hill、Drucker-Prager；多种硬化方式：随动、各项同性、混合、双线性、多线性等。

主要运用的是以下四种：双线性随动强化（BKIN），多线性随动强化（MKIN），双线性等向强化（BISO）、多线性等向强化（MISO）。

• 粘塑性材料模型

物体在外载荷作用下应力状态达到临界值时，有屈服和流动现象的发生，如果其变形速率与介质的粘性相关时，则可统称为粘塑性体。其主要应用是高温金属形成过程，如轧制，这时涉及大塑性应变和大位移小弹性应变。

• 蠕变材料模型

指在应力不变的情况下，应变随时间延长而增加的现象，蠕变和塑性一样，是不可恢复的。其中塑性变形通常是在应力超过弹性极限发生屈服后才出现，而蠕变只要当应力作用时间足够长，那么它在应力小于弹性极限时也能出现。

解决材料非线性问题的基础是如何在ANSYS中正确的定义非线性材料属性。

本次课程包括三个主题：1. 非线性材料的定义和金属塑性；2. 垫片材料定义及仿真；3. 非线性分析的收敛性。

课程大纲

第一课：非线性材料的定义和金属塑性（7月16日）
弹塑性简介
屈服准则
流动准则
强化准则
材料属性输入
分析设置
查看结果
金属塑性实例

第二课：垫片材料定义及仿真（7月17日）
垫片材料模型
加载和卸载曲线
材料属性输入
分析设置
查看结果
非线性垫片实例

第三课：非线性分析的收敛性（7月18日）
求解器输出
求解监测
牛顿残差
常见技巧
非线性收敛诊断实例

 课程亮点

系统介绍不同类型材料非线性的特点、物理意义和定义方法
详细介绍塑性金属的仿真方法
详细介绍非线性的垫片的仿真方法
详细介绍材料非线性求解中经常遇到的问题和解决方法。

讲师介绍

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