ANSYS載荷施加及后處理.PPT

1、1第10講 加載、求解及后處理李達西南交通大學(xué)材料學(xué)院210.1載荷加載方式：一是直接加載在節(jié)點與單元上；二是加載在實體模型上ANSYS加載與求解 分類：一是邊界條件二是實際外力31 按不同領(lǐng)域劃分結(jié)構(gòu)力學(xué)： 位移、集中力、壓力（分布力）、 溫度（熱應(yīng)力）、重力。熱學(xué)： 溫度、熱流率、熱源、對流、無限表面。磁學(xué)： 磁聲、磁通量、磁源密度、無限表面。電學(xué)： 電位、電流、電荷、電荷密度。流體力學(xué)： 速度、壓力。 4 自由度自由度DOF - 定義節(jié)點的自由度（定義節(jié)點的自由度（ DOF ） 值值 (結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析分析_位移、熱分析位移、熱分析_ 溫度、電磁分析溫度、電磁分析_磁勢等磁勢等) 集中載荷集

2、中載荷 - 點載荷點載荷 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_力、熱分析力、熱分析_ 熱導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、電磁分析電磁分析_ magnetic current segments) 面載荷面載荷 - 作用在表面的分布載荷作用在表面的分布載荷 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_壓力、熱壓力、熱分析分析_熱對流、電磁分析熱對流、電磁分析_magnetic Maxwell surfaces等等) 體積載荷體積載荷 - 作用在體積或場域內(nèi)作用在體積或場域內(nèi) (熱分析熱分析_ 體積膨脹、體積膨脹、內(nèi)生成熱、電磁分析內(nèi)生成熱、電磁分析_ magnetic current density等等) 慣性載荷慣性載荷 - 結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷結(jié)

3、構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷 (重力、角速重力、角速度等度等) 耦合場載荷耦合場載荷-以上的組合以上的組合2 按特性劃分510.2 有限元模型的加載 10.2.1 節(jié)點自由度的約束 1 普通約束：自由度的約束體現(xiàn)在位移上，通過給定三向坐標值來約束。 對稱約束：可以是平面（關(guān)于線對稱），也可以是三維（關(guān)于面對稱）。輸入對稱面(或線)的法向坐標軸，坐標系編號63 反對稱約束7 10.2.2 節(jié)點載荷的施加力的方向力的方式力的數(shù)值10.2.3 單元載荷的施加加載過程與節(jié)點載荷類似，不是所有載荷都可以施加在單元上。比如結(jié)構(gòu)問題只有壓力和溫度可以施加在單元上。8 優(yōu)點：方便，當改變單元和節(jié)點時無需重新施加，只

4、需將載荷傳遞到有限元模型上。 缺點：對于初學(xué)者容易產(chǎn)生過約束 10.3.1 關(guān)鍵點上載荷的施加 1 約束關(guān)鍵點 2 定義集中外力(力，力矩)5. 3 實體模型的加載9關(guān)鍵點加載約束載荷Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Keypoints Expansion option 可使相同的載荷加在位于兩關(guān)鍵點連線的所有節(jié)點上拾取拾取keypointskeypoints例要固定一邊，只要拾取關(guān)鍵點6、7,并設(shè)置 all DOFs = 0 和 KEXPND = yes.K6K71010.3.2 線上載荷的施加 1

5、約束 2 定義分布力1110.3.3 面上載荷的施加 與以上類似12無論采取何種加載方式實體模型加載到實體的載荷自動轉(zhuǎn)化到其所屬的節(jié)點或單元上沿線的均布壓力 FEA 模型以線為邊界的各單元上施加載荷13將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型上說明說明: 只有到求解初始化時只有到求解初始化時，才將模型中的載荷自動轉(zhuǎn)化到有限元模，才將模型中的載荷自動轉(zhuǎn)化到有限元模型中的節(jié)點和單元上。型中的節(jié)點和單元上。Procedure1. .2. .3. . 下面將載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點和單元上，不進行求解下面將載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點和單元上，不進行求解:Main Menu: Solution -Loads-Operate這些選項出現(xiàn)的信息大

6、致相同這些選項出現(xiàn)的信息大致相同14兩個數(shù)值兩個數(shù)值 梯度壓力梯度壓力加載面力載荷拾取拾取Line輸入單值為輸入單值為 均布載荷均布載荷15VALI = 500VALI = 500VALJ = 1000VALI = 1000VALJ = 500500L3500L31000500L31000500梯度壓力載荷沿起始關(guān)鍵點(I) 線性變化到第二個關(guān)鍵點 (J）。 梯度載荷如果加載后梯度的方向相反, 將兩個壓力數(shù)值顛倒即可。16Main Menu: Solution -Loads- Delete Main Menu: Solution -Loads- Delete All Load Data 選項可

7、同時刪除模型中的任一類載荷。刪除載荷17當刪除實體模型時, ANSYS 將自動刪除其上所有的載荷實體模型FEA 模型l刪除線上的均布壓力 自動刪除以線為邊界的各單元均布壓力刪除載荷18兩關(guān)鍵點的擴展位移約束載荷例外：刪除兩點的約束 只刪除了兩角點(CORNER )約束，而加載時擴展的 ( inside ) 節(jié)點約束必須手工刪除.實體模型FEA模型l刪除載荷19第 2 課 求 解 2010.4 求解2122求解求解結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫中并輸出到結(jié)果文件求解結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫中并輸出到結(jié)果文件 (Jobname.RST, Jobname.RTH, Jobname.RMG, or Jobname.RFL)

8、結(jié)果文件結(jié)果文件結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫求解器求解器結(jié)果結(jié)果輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)23求解時模型是否準備就緒?在求解初始化前，應(yīng)進行分析數(shù)據(jù)檢查，包括下面內(nèi)容在求解初始化前，應(yīng)進行分析數(shù)據(jù)檢查，包括下面內(nèi)容: 統(tǒng)一的單位統(tǒng)一的單位 單元類型和選項單元類型和選項 材料性質(zhì)參數(shù)材料性質(zhì)參數(shù)考慮慣性時應(yīng)輸入材料密度考慮慣性時應(yīng)輸入材料密度熱應(yīng)力分析時應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)熱應(yīng)力分析時應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù) 實常數(shù)實常數(shù) (單元特性單元特性) 單元實常數(shù)和材料類型的設(shè)置單元實常數(shù)和材料類型的設(shè)置 實體模型的質(zhì)量特性實體模型的質(zhì)量特性 (Preprocessor Operate Calc Geom Ite

9、ms) 模型中不應(yīng)存在的縫隙模型中不應(yīng)存在的縫隙 殼單元的法向殼單元的法向 節(jié)點坐標系節(jié)點坐標系 集中、體積載荷集中、體積載荷 面力方向面力方向 溫度場的分布和范圍溫度場的分布和范圍 熱膨脹分析的參考溫度熱膨脹分析的參考溫度 (與與 ALPX 材料特性協(xié)調(diào)材料特性協(xié)調(diào)?)24求解過程求解過程:1. 求解前保存數(shù)據(jù)庫求解前保存數(shù)據(jù)庫2. 將將Output 窗口提到最前面觀看求解信息窗口提到最前面觀看求解信息3. Main Menu: Solution -Solve-Current LS.進行求解Objective描述求解過程描述求解過程Procedure1. .2. .3. . 25在求解過程中

10、，應(yīng)將OUTPUT窗口提到最前面。 ANSYS 求解過程中的一系列信息都將顯示在此窗口中，主要信息包括:模型的質(zhì)量特性- 模型質(zhì)量是精確的 - 質(zhì)心和 質(zhì)量矩的值有一定誤差。單元矩陣系數(shù) - 當單元矩陣系數(shù)最大/最小值的比率 1.0E8 時將預(yù)示模型中的材料性質(zhì)、實常數(shù)或幾何模型可能存在問題。當比值過高時，求解可能中途退出。模型尺寸和求解統(tǒng)計信息。匯總文件和大小。26沒有獲得結(jié)果的原因是什么? 往往是求解輸入的模型不完整或存在錯誤，典型原因有: 約束不夠! (通常出現(xiàn)的問題)。 當模型中有非線性單元 (如縫隙 gaps、滑塊sliders、鉸hinges、索cables等），整體或部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)

11、崩潰或“松脫”。 材料性質(zhì)參數(shù)有負值, 如密度或瞬態(tài)熱分析時的比熱值。 未約束鉸接結(jié)構(gòu)，如兩個水平運動的梁單元在豎直方向沒有約束。 屈曲 - 當應(yīng)力剛化效應(yīng)為負（壓）時，在載荷作用下整個結(jié)構(gòu)剛度弱化。如果剛度減小到零或更小時，求解存在奇異性，因為整個結(jié)構(gòu)已發(fā)生屈曲。27ANSYS的后處理 1 通用后處理：post12 時間歷程后處理：post26281 通用后處理29結(jié)果的繪圖和列表(續(xù))靜力分析結(jié)果后處理的步驟主要包括:1. 繪變形圖2. 變形動畫3. 支反力列表4. 應(yīng)力等值線圖5. 網(wǎng)格密度檢查介紹靜力分析結(jié)果后處理的五個步驟介紹靜力分析結(jié)果后處理的五個步驟30繪變形圖繪出結(jié)構(gòu)在靜力作用

12、下的變形結(jié)果: Main Menu: General Postprocessor Plot Results Deformed Shape.31變形動畫 以動畫方式模擬結(jié)構(gòu)在靜力作用下的變形過程: Utility Menu: PlotCtrls Animate Deformed Shape.32支反力 在任一方向，支反力總和必等于在此方向的載荷總和。 節(jié)點反力列表: Main Menu: General Postprocessor List Results Reaction Solution.33應(yīng)力等值線 應(yīng)力等值線方法可清晰描述一種結(jié)果在整個模型中的變化，可以快速確定模型中的 “危險區(qū)域”。 顯示應(yīng)力等值線 : Main Menu: General Postprocessor Plot Results -Contour Plot- Nodal Solution.34應(yīng)力等值線動畫 結(jié)果動畫 : Utility Menu: PlotCtrls Animate Defo