ANSYS Workbench与ABAQUS在矩形截面简支梁弹塑性分析中的比较与探讨

案例概述




案例涉及一个2米乘0.2米的长方形简支梁构建，材料属性设定为弹性模量2e11Pa，泊松比0.3，且考虑双线性等向强化的塑性行为模型，以380MPa为屈服强度，零切线模量作为理想弹塑性材料模型。

流程步骤涵盖：


1. 初步分析设置：选择2D静力学分析模式。


2. 材料属性配置：定义弹性模量与泊松比，并设置塑性模型参数。


3. 构建几何模型，精确设定梁的尺寸。


4. 材料属性赋值，匹配梁体材料特性。


5. 网格划分，采用0.05m的网格尺寸细化模型。


6. 施加边界条件，约束相应节点位移。


7. 加载约束，在梁顶应用竖直线性荷载6MPa，优化求解算法。


8. 求解验证，排查非收敛问题并调整参数以求解收敛。


结果与分析

通过减少水平均布载荷至6MPa后进行求解，ANSYS Workbench最终成功收敛，计算得到的最大等效应力为410.47MPa。对于位置敏感的可视理论检验，在ANSYS中观测到的米塞斯应力显得强于预设的屈服强度，而ABAQUS中最大米塞斯应力值恰好等于预设屈服强度。

讨论与结论


1. 算法性能比较：

ANSYS与ABAQUS：处于理想弹塑性的场景下，ANSYS在处理过急加力时显示出求解难度上升的趋势，这是对比分析中观察到的显著差异。ABAQUS在这方面似乎展现出了更稳定和可靠的求解能力。

2. 应力准则差异：

在应力比较中，ANSYS可能采用危险节点的最大正应力与预先设定的屈服应力进行比较。而ABAQUS，则可能采用危险点的米塞斯塑性应变进行比较，从而在求解过程的稳定性和收敛性方面展现出优势。

结论与展望

综上所述，ANSYS Workbench在材料非线性求解算法的稳定性、收敛性及复杂应力状态处理方面，似乎略逊于ABAQUS。然而，这可能与软件使用的具体求解参数、用户参数设置的差异性、以及分析过程中特定参数的敏感性有关。改善此类问题的方法与技巧，尤其与用户解决ANSYS研判过程中的不可收敛问题能力的提升，有待进一步探索和实践。CFD/E之友栏目诚邀广大的CAE领域爱好者与同行针对本文内容进行深入交流与探讨，共同推动有限元分析技术的发展。

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