ANSYS+OptiSLang参数识别

    选择适当的材料（本构）模型和材料常数通常是建模中最重要也是最困难的部分 。就非线性材料而言，材料模型复杂和不容易理解，其性质更不容易得到，通过参照文献来发现材料数据可能很困难，故需要进行专门的材料测试，而很多时候试验条件的限制，无法进行完备且有效的试验。本文从简易例子入手，采用ANSYS workbench+OptiSLang进行材料的参数识别，可有效解决材料参数的确定性问题，在此基础上，可以进行其他复杂的参数识别（比如LS-DYNA中的 Mat 145，参数繁杂，不易测得），故本例仅作为一种思路。

情况1.单调递增

图1

情况2：滞回曲线

图2

此时的将加载和卸载分解，分别作为参考（reference），注意最大荷载和卸载时与横轴交点

情况3：同时有材料的两种曲线（比如混凝土受拉和受压等 ）

弹簧钢因预先施加的位移而变形

图3 红线为试验值，作为参考reference，先选择一组数据作为初始参数（蓝线）进行计算

图4 变形云图

材料模型选用非线性各向同性硬化（nliso）

ansys帮助文档对该模型有详细的解释（请参阅帮助文档）

确定材料参数以最佳地适合该材料力-位移曲线的测量值

未知参数为：E，屈服强度，线性强化系数，指数强化系数，指数饱和度参数

达到min

目标函数是参考曲线和计算曲线（力 - 位移）函数值之间的平方差的总和

图6 本例敏感性分析链

图7 输入参数

图8 双击parameters set进行查看

图9 位移加载

图10 fixed约束

图11 u1和u2

图12 提取支反力位置

图13 提取reference

图14 提取simulation（可调取时程文件file.rst）

图15 为了获得相同的长度和离散化，有必要从Ref中提取横坐标，并将Sim内插到该横坐标，optislang有丰富的函数形式，本例用到interpolate(simulation,disp_ref,liner,0,0）

图16 p11为目标函数

图17 各参数控制范围，同时也可设置其他辅助项控制，比如曲线的斜率不小于0

图18 开始敏感性分析

图19（MOP）CoP值（97%）表示该函数对结果有良好解释力

图20

线性强化系数R0对结果影响很小，为非重要参数，这是因为线性强化系数R0为曲线的斜率（图5），在本例中趋于0（图21）

图21

图22 Direct optimization

图23 优化结果，绿线为试验参考线，红线为优化结果，从图中可以看到，模拟值与试验值有非常好的一致性，再进行后处理就可以得到最佳设计点的参数。

图24 参数

当然利用Mechanial APDL也可以进行此次参数识别，先编写好命令流，使用Workbench 的Mechanial APDL模块，读取命令流文件，计算分析并存储力-位移，调取，敏感性分析，优化，原理类似。