材料非线性分析结果困惑

lzkhnu

在下图所示的容器内施加压力，材料选用multi nonlinear 分段非线性材料  
elastic： 207000   0.29
plastic：  0.00328   678.96
              0.154       872
结果分析出来施加压力50Mpa时，最大应力904MPa



施加压力70Mpa时，最大应力反而降低  ansys显示节点应力 最大 868Mpa，单元应力872Mpa（下图结果是hyperview结果，与ansys有些出入）

比较困惑的是为什么压力加大后，最大应力反而降低了   当加载到极限载荷80Mpa时，最大mises应力仍然停留在872Mpa
理论上，应该是积分点应力不会超过872Mpa，节点应力及单元应力是外推出来的应力  应该会超过872MPa
总体来说，问题如下
1、70Mpa的应力值反而比50Mpa的应力值降低，何解？
2、为什么ansys云图结果应力值不超过872Mpa，理论上，外推出来的应力会比积分点的大的？
3、想查看ansys计算结果的积分点应力云图，如何查看？

midasgalaxy

1、没看到网格和命令流，不太好说。建议楼主用轴对称实体单元PLANE183进行校核。
2、外插节点值是有可能比积分点值大。例如PLANE42属四节点四边形平面单元，单元内采用2点高斯积分，一个边的2个积分点在自然坐标系内分别为+-0.5773，而边界两点坐标为+-1，按线性插值计算就会使外插值大于积分点值。
3、ERESX,NO。 将积分点上结果直接复制到邻近节点上，由此可查看积分点计算值。

battlestar

我想第一个问题能不能这样解释：
（1）就是在50MPa时，部分壳体发生了塑性变形，其结构局部材料特性偏软，导致部分尚未塑性变形的区域承担大部分的载荷，导致应力集中；当压力价达到一定程度，外壳大部分都已进入塑性区域，各部分承受载荷的能力较为接近，就不存在那一部分结构偏软，那一部分结构偏刚，最大应力就会下来，但是整体的应力会有所上升；
（3）可以设置单元keyopt（5）
不见的对啊，纯属个人意见

midasgalaxy

battlestar 发表于 2012-9-29 15:09
我想第一个问题能不能这样解释：
（1）就是在50MPa时，部分壳体发生了塑性变形，其结构局部材料特性偏软， ...

我估计还是后处理的问题。

liufumin

在平封头这个地方压力大等效应力变小我感觉是可能发生的，因为塑性的加入，在封头和筒体交界处应力比较复杂，压力变大后第二主应力变化比较大（相对于第一和第三），按照等效应力算法，可能算出来反而变小。
即第二主应力的变化幅度比第一主应力大
红线是压力35MPa 蓝线是30MPa； 从后面的图上看出并不是每点都是35MPa时候的应力比30MPa的大，假设此点正好出现在最大点，那么就出现了压力变大反而等效应力变小的情况。不知道说的对不对

lzkhnu

midasgalaxy 发表于 2012-9-29 15:04
1、没看到网格和命令流，不太好说。建议楼主用轴对称实体单元PLANE183进行校核。
2、外插节点值是有可能比 ...

首先谢谢您的解答  
直接copy 积分点结果 不外推  发现50Mpa下与70Mpa下积分点应力都没超过极限应力872Mpa   上述问题基本能够合理解释了 可能还有些细节有待斟酌  
至于节点应力的外推 不知道是不是各个软件计算方法不一样  对于ansys结果与abaqus的结果差异 还要给别人一个合理的解释   
这方面版主有研究吗

lzkhnu

liufumin 发表于 2012-9-29 15:57
在平封头这个地方压力大等效应力变小我感觉是可能发生的，因为塑性的加入，在封头和筒体交界处应力比较复杂 ...

得出一个结果很容易  想要合理地分析就需要一定的工程经验及理论基础了   这次小分析还是学到不少东西的  对于这一块 斑竹有什么经验或建议没 呵呵

lzkhnu

liufumin 发表于 2012-9-29 15:57
在平封头这个地方压力大等效应力变小我感觉是可能发生的，因为塑性的加入，在封头和筒体交界处应力比较复杂 ...

ansys 采用的材料模型是Nonlinear-Mises plasticity-Multilinear  
abaqus 也是定义了相同弹塑性参数

liufumin

lzkhnu 发表于 2012-9-29 18:01
ansys 采用的材料模型是Nonlinear-Mises plasticity-Multilinear  
abaqus 也是定义了相同弹塑性参数  ...

差别那么大吗？ ANSYS中非线性multilinear是选的stress versus plastic stress么？明天我也比较下做做试试

midasgalaxy

lzkhnu 发表于 2012-9-29 17:31
首先谢谢您的解答  
直接copy 积分点结果 不外推  发现50Mpa下与70Mpa下积分点应力都没超过极限应力872Mp ...

你好像没有贴图说明ANSYS结果与ABAQUS结果差异呢？如果有ABA计算结果也请帖上来看看。
不同软件的单元构造可能不同，后处理也有差别。这个需要看单元采用的形函数，数值积分方式和单元、节点计算的结果输出方式、误差评判等，当然了需要具体问题具体分析，因为一个问题的有限元分析过程中涉及许多影响因素，没有充分的信息是难以作判断的。再者，模型中似乎存在接触？以及材料非线性，采用载荷步加载的方式会更好，也许可以较好地反映上述因素导致的应力重分布情况。
网格质量影响也很大，一般会高于单元阶次的影响，就是说采用高质量的线性单元网格会比采用一般质量的高次单元网格效果好。