ANSYS非线性分析（控制选项）

1、非线性分析

（1）牛顿-拉普森选项（NROPT）

仅在非线性分析中使用这个选项，。这个选项制定在求解期间每隔多长时间修正一次正切矩阵。可以指定下列值中的一个:

Ø        程序选择（NROPT，AUTO）。程序根据模型中存在的非线性种类自动选用这些选项中的一个。在需要时牛顿-拉普森方法将自动激活自适应下降。

Ø        完全牛顿-拉普森选项（NROPT，FULL）。程序使用完全的牛顿-拉普森处理方法，在这种处理方法中每进行一次平衡迭代都修改刚度矩阵一次。如果自适应下降是关闭的，程序每一次平衡迭代都使用正切刚度矩阵。如果自适应下降是打开的，只要迭代保持稳定，程序仅适用正切刚度矩阵。如果在某一次迭代过程中检测到发散倾向，程序将抛弃发散的迭代并重新开始求解，此时应用正切和正割刚度矩阵的加权组合。当迭代重新回到收敛模式是程序将重新开始使用正切刚度矩阵。对复杂的非线性问题自适应下降统称能提高程序获得收敛的能力。

Ø        修正牛顿-拉普森选项（NROPT，MODL）。程序使用修正的牛顿-拉普森方法，在这种方法中正切刚度矩阵在每一步中都被修正，在一个子步的平衡迭代期间矩阵不被改变。这个选项不适应于大变形分析，而且无法使用自适应下降。

Ø        初始刚度（NROPT，INIT）。程序在每一次平衡迭代中都使用初始刚度矩阵，该选项可以使迭代过程更容易收敛，但需要更多迭代次数得到收敛。该选项不适用于大变形分析，求自适应下降不可用。

（2）指定载荷步选项

这些选项可以在任何载荷中改变。下列选项适用于非线性分析：

l        普通选项

在普通选项包括：

Ø        Time（TIME）。ANSYS程序借助在每一个载荷步末端指定TIME参数识别出载荷步和子步。使用TIME命令可以用来定义受某些实际物理量限制的TIME值。程序通过这个选项来指定载荷步的末端时间。

Ø        时间步的数目（NSUBST）和时间步长（DELTIM）。非线性分析要求在每一个载荷步内有多个子步或时间步，从而ANSYS可以逐渐施加所给定的载荷，逐步得到精确解。NSUBST和DELTIM命令具有同样的功效，及给定载荷步的起始、最小及最大步长，NSUBST定义在一个载荷步内将被使用的子步的数目，而DELTIM明确地定义时间步长。如果自动时间步长是关闭的，那么起始子步长用于整个载荷步。默认时是每个载荷步具有一个子步。

Ø        渐进式或阶跃式（KBC）。在与应变率无关的材料行为的非线性静态分析中统称不需要指定这个选项，因为依据默认，载荷将为阶跃式的载荷（KBC，1）。

Ø        自动时间步长（AUTOTS）。这一选项允许程序自动确定子步间载荷增量的大小和决定在求解期间是增加还是减小时间步长，默认时是OFF状态。可一用AUTOTS命令打开自动时间步长和二分法。通常激活自动时间步长，可以使程序决定在每一个载荷步内使用多少个时间步

l        非线性选项

Ø        收敛准则（CMVTOL）。默认的收敛准则：依据默认，程序将以VALUE TOLER的值队力或力矩进行收敛检查。VALUE的默认值是在所加载荷或所加位移中取最大值。TOLER的默认是0.001

Ø        最大平衡迭代次数（NEQIT）。使用这个选项来对每一个子步中进行的最大平衡迭代次数实行限制（默认25）。如果在这个平衡迭代次数之内不能满足收敛准则，而且自动步长是打开的，程序将尝试使用二分法。如果无法使用二分法，程序将根据NCNV命令所发出的指示终止分析过程，或者进行下一个迭代。

Ø        求解终止选项（NCNV）。这个选项具有5种不同类型的终止准则：如果位移太大。它建立一个用于终止程序执行的准则，对积累迭代次数设置限制，对整个程序运行时间设置限制，对整个CPU时间这只限制，如果平和迭代收敛，则控制程序是否终止执行。

Ø        弧长法（ARCLEN）。如果预料到结构在其加载过程种，在某点会出现物理意义上不稳定（结构的载荷-位移曲线的斜度为0或为负值），则可以使用弧长法来稳定数值求解。

Ø        时间步长预测（PRED）。对于每一个子步的第一次平衡迭代可以激活和DOF求解相关的预测。其特点是加速收敛。如果非线性响应是相对平滑的，进行时间步长预测非常有用。该选项不适用于包含大转动或粘弹效应分析。

Ø        线搜索选项（LNSRCH）。该选项可代替自适应下降选项。如果线搜索选项是打开的，程序将自动关闭自适应选项。

Ø        蠕变准则（CRPLIM，CRCR）。如果结构表现出蠕变行为，可以指定蠕变准则用于时间步调整。此时程序将对所有单元计算蠕变应变增量对弹性应变的比值。如果最大比值步判据大，程序将减小下一个时间步长。如果最大值比判据小，程序或许增加下一个时间步长（同样地程序将把自动时间步长建立在平衡迭代次数，即将发生单元状态的改变，以及塑性应变增量的基础上）。如果比值高于0.25的稳定界限，且如果时间增量不能减小，求解过程可能由于发散而终止。该问题可以通过采用足够小的时间步长来避免。