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ANSYS Workbench中,是否开启大变形(Large Deflection)

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在ANSYS Workbench中,是否开启大变形(Large Deflection)取决于分析类型和变形程度。以下是判断标准和设置建议:

1. 何时需要开启大变形?

开启大变形的情况:

  • 几何非线性显著:当结构变形导致:

    • 应变 > 5%(如橡胶、薄壁件弯曲)。

    • 位移/结构尺寸 > 10%(如细长杆屈曲、薄膜拉伸)。

  • 刚度变化明显:变形后结构刚度发生显著变化(如悬臂梁大挠曲、接触状态改变)。

  • 追随力(Follower Load):载荷方向随结构变形而变化(如压力载荷、旋转部件)。

典型应用

  • 橡胶密封件压缩

  • 金属冲压成型

  • 绳索/缆绳的悬垂

  • 超弹性材料仿真




2. 何时可关闭大变形?

关闭大变形的情况(小变形理论适用):

  • 应变 < 5% 且位移/尺寸比 < 10%。

  • 刚度矩阵在变形过程中基本不变(如刚性结构的小幅振动)。

  • 线性材料(胡克定律适用)且无几何非线性效应。

典型应用

  • 钢梁的小挠曲

  • 机械部件的静态强度校核(无大位移)

  • 线性模态分析




3. 设置方法

在Workbench Mechanical中:

  1. Analysis Settings → "Large Deflection" → 选择 On 或 Off

  2. 求解器提示:若检测到可能的大变形,Workbench会建议开启(需手动确认)。




4. 关键影响

开启大变形关闭大变形
考虑几何非线性(更新刚度矩阵)    
使用初始刚度矩阵    
计算成本更高(迭代求解)    
计算更快(线性求解)    
支持真实变形路径(如屈曲后行为)    
仅预测初始线性响应    
需配合非线性材料使用    
仅适用于线性材料    

5. 常见误区

  • 误区1:大变形仅与位移大小有关。
    纠正:应变和刚度变化更关键(例如薄壳可能位移大但应变小,无需开启)。

  • 误区2:开启大变形总能提高精度。
    纠正:不必要的开启会增加计算时间,且可能引入收敛问题。

  • 误区3:大变形分析必须用非线性材料。
    纠正:线性材料也可用,但需变形本身导致几何非线性(如金属弯曲)。




6. 验证建议

  1. 先进行小变形分析,观察最大应变和位移:

    • 若应变 > 5% 或位移/尺寸 > 10%,重新分析并开启大变形。

  2. 对比结果:比较开启/关闭时的位移和应力差异,若差异 > 10% 则需开启。




7. 示例

案例1:悬臂梁端部受力

  • 位移/长度 = 15% → 必须开启(否则低估位移20%+)。

案例2:压力容器内压

  • 虽然应力高,但应变 < 3% → 可关闭




总结

  • 开启条件:大应变、大位移、刚度变化、追随力。

  • 关闭条件:小变形、线性材料、刚度恒定。

  • 不确定时:先试算小变形,再根据结果决定是否重分析。



来源:机电君
MechanicalWorkbench振动非线性理论材料ANSYS
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-06-11
最近编辑:1天前
ErNan.Chen🍃
硕士 | CAE工程师 即物而穷其理
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ANSA二次开发-Designer基本介绍

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