回弹 — CAE术语解释
回弹
我在进行非线性分析时遇到了「回弹」问题,计算停止了,这是怎么回事?
回弹是荷载-位移曲线中不仅荷载反向,位移也反向的现象。与穿越不同的是,穿越只有荷载反向,回弹则是荷载和位移都反向,因此Newton-Raphson法无法追踪解,会发散。
定义
位移反向,从物理角度这是什么情况?我很难理解...
考虑混凝土的拉伸试验。当产生裂缝时,储存的弹性能量突然释放,试样沿着急剧收缩的方向反向运动。荷载和位移都沿着减小的路径进行。这是典型的回弹现象,在脆性材料破坏中很常见。
在结构分析中的作用
那么,用FEM如何追踪回弹现象呢?
用常规的荷载控制或位移控制无法追踪,必须采用弧长法(Riks法或Crisfield法)。弧长法以荷载和位移都作为参数,沿平衡路径以弧长进行推进,因此可以追踪位移反向的区间。
使用弧长法就一定能解决吗?
理论上是的。但在实际应用中,弧长步长的调整很关键,对于急剧的回弹,需要极大地减小步长。Abaqus的*STATIC的RIKS选项或Marc/Ment的弧长法可以处理这个问题。
基本的平衡方程如下,但在回弹区间,切线刚性矩阵会接近奇异。
相关术语
那么回弹和穿越的区别用一句话怎么说?
穿越是「只有荷载反向」(用位移控制可以追踪),回弹是「荷载和位移都反向」(只有弧长法才能追踪)。这个区别直接影响到求解方法的选择,要记住。
好的,我理解了计算停止的原因。我会切换到弧长法重新计算!
好主意。另外,出现回弹意味着材料可能发生了急剧软化或破坏,所以同时也要检查材料模型的合理性。
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