ANSYS教程第6章 施加載荷和求解

第6章施加載荷和求解

1主要內(nèi)容6.1加載概述6.2分析類型與求解控制選項6.3載荷定義的基本操作6.4載荷的施加方法6.5求解26.1加載概述6.1.1載荷的定義ANSYS中的載荷可以分為6大類:1）自由度約束（DOFConstraints）：將給定的自由度用已知量表示，也稱位移約束。例如在結(jié)構(gòu)分析中約束是指位移和對稱邊界條件，而在熱力學(xué)分析中則指的是溫度和熱通量平行的邊界條件。2）力（集中載荷）（Force）：是指施加于模型節(jié)點上的集中載荷或者施加于實體模型邊界上的載荷。例如結(jié)構(gòu)分析中的力和力矩，熱力分析中的熱流速度，磁場分析中的電流段。3）面載荷（SurfaceLoad）：是指施加于某個面上的分布載荷。例如結(jié)構(gòu)分析中的壓力，熱力學(xué)分析中的對流和熱通量。36.1加載概述4）體載荷（BodyLoad）：是指體積或場載荷。例如需要考慮的重力，熱力分析中的熱生成速度。5）慣性載荷（InertiaLoads）：是指由物體的慣性而引起的載荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的慣性力。該載荷一般應(yīng)用于結(jié)構(gòu)分析中。6）耦合場載荷（Coupled-fieldLoads）：是一種特殊的載荷，是考慮到一種分析的結(jié)果，并將該結(jié)果作為另外一個分析的載荷。例如將磁場分析中計算得到的磁力作為結(jié)構(gòu)分析中的力載荷。46.1加載概述6.1.2載荷施加的對象在實體模型上加載在有限元模型上加載56.1加載概述6.1.3載荷步選項設(shè)置1.載荷步（LoadStep）:載荷步是為求解而定義的載荷配置，可根據(jù)載荷歷程（時間和空間）在不同的載荷步內(nèi)施加不同的載荷如圖共三個載荷步，時間從0到t1為第一個載荷步，載荷從0線性增加到3KN。時間從t1到t2為第二個載荷步，載荷大小為3KN保持不變。時間從t2到t3為第三個載荷步，載荷大小從3KN階躍為0并保持不變。66.1加載概述2.載荷子步（Substep）：載荷子步是在某個載荷步之內(nèi)的求解點，由程序定義載荷增量。在載荷步1內(nèi)包含兩個載荷子步，在載荷步2內(nèi)包含3個載荷子步。76.1加載概述定義載荷子步的方法如下：【MainMenu】/【Preprocessor】/【Solution】（求解）/【AnalysisType】（分析類型）/【Sol’Controls】（求解控制）/【Basic】（基本）86.1加載概述3.平衡迭代：平衡迭代是在給定子步下為了收斂而進行的附加計算。僅用于收斂起著很重要的作用的非線性分析（靜態(tài)或瞬態(tài)）中的迭代修正。在非線性分析中，迭代計算多次收斂后得到該載荷子步的解。如圖所示，第一個載荷步，將載荷逐漸加到5至10個子步以上，每個子步僅用一次平衡迭代。第二個載荷步，得到最終收斂解，且僅有一個使用15-25次平衡迭代的子步。96.1加載概述4.斜坡載荷和階躍載荷當(dāng)在一個載荷步中設(shè)置一個以上子步時，就必須定義載荷是斜坡載荷或是階躍載荷，圖（a）為階躍載荷，圖（b）為斜坡載荷106.1加載概述5.時間及時間步：在所有靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析中，不管是否與時間“真實”相關(guān)，ANSYS都使用時間作為跟蹤參數(shù)。在瞬態(tài)分析或與速率有關(guān)的靜態(tài)分析（如蠕變或粘塑性）中，時間代表實際的按年月順序的時間，可用小時、分、秒等計量單位來表示。在指定載荷歷程的同時，在每個載荷步終點給時間賦值。對于與速率無關(guān)的靜態(tài)分析，時間僅僅成為識別載荷步和子步的計數(shù)器，每一個載荷步和子步都與唯一的時間點對應(yīng)，故子步也稱時間步。因此這種情況下，“time”可用任意單位和數(shù)值。116.1加載概述載荷步時間及其步長控制方式，ANSYS提供了兩種方式控制載荷步時間及其步長：通過時間-時間步長方式控制，通過時間-載荷子步數(shù)方式控制。首先確定瞬態(tài)分析類型，其次，確定載荷步時間及其子步長。126.2分析類型與求解控制選項6.2.1分析類型設(shè)置【MainMenu】/【Solution】/【AnalysisType】（分析類型）/【NewAnalysis】（新的分析）

136.2分析類型與求解控制選項“Static”：靜態(tài)分析，可執(zhí)行所有線性、非線性靜態(tài)分析?！癕odal”：模態(tài)分析，計算結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型和模態(tài)頻率?！癏armonic”：諧分析，計算結(jié)構(gòu)在不同頻率激勵下的諧響應(yīng)行為。“Transient”：瞬態(tài)分析，計算結(jié)構(gòu)在時間歷程載荷作用下的瞬態(tài)響應(yīng)行為。“Spectrum”：譜分析，求解響應(yīng)譜求解和隨機振動求解兩種分析類型?！癊igenBuckling”：屈曲分析，線性臨界屈曲載荷求解?！癝ubstructuring”：子結(jié)構(gòu)分析，計算超單元生成超單元矩陣。146.2分析類型與求解控制選項6.2求解控制【MainMenu】/【Solution】/【AnalysisType】/【Sol’nControl】

基本選項卡。瞬態(tài)分析選項卡。求解選項選型卡。非線性分析選項卡。高級非線性選項卡156.3載荷定義的基本操作載荷定義：【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】（定義載荷）。定義載荷菜單項共有4個菜單子項，其功能如下。【Settings】：定義載荷設(shè)置菜單項。【Apply】：施加各類載荷的菜單項，該內(nèi)容在本章的6.4中講述。【Delete】：刪除載荷菜單項。【Operate】：載荷操作菜單項。166.3載荷定義的基本操作6.3.1定義載荷的設(shè)置施加載荷之前需了解影響載荷施加的影響因素，它們對某些載荷的施加和求解過程有直接的影響，因此必須予以了解。

176.3載荷定義的基本操作1.均布溫度【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Settings】/【UniformTemp】186.3載荷定義的基本操作參考溫度【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Settings】/【ReferenceTemp】196.3載荷定義的基本操作面載荷梯度【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Settings】/【ForsurfaceLd】206.3載荷定義的基本操作4.重復(fù)加載【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Settings】/【ReplacevsAdd】216.3載荷定義的基本操作6.3.2刪除載荷【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Delete】

226.3載荷定義的基本操作6.3.3載荷操作1.比例縮放載荷大?。骸綧ainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Operate】/【ScaleFELoads】

2.實體模型上的載荷向有限元模型上轉(zhuǎn)移:【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Operate】/【TransfertoFE】3.刪除載荷步文件:MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Operate】/【DeleteLSFiles】236.4載荷的施加方法6.4.1自由度約束自由度也稱節(jié)點自由度，是有限元求解過程中的唯一變量，有限元計算最終得到的自由度的值成為基本解自由度約束的施加:MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Apply】（施加）/【Structural】（結(jié)構(gòu)）/【Displacement】246.4載荷的施加方法6.4.2集中力載荷集中力載荷，只能施加在關(guān)鍵點和節(jié)點上，其方向由關(guān)鍵點關(guān)聯(lián)節(jié)點的節(jié)點坐標系決定集中力載荷的施加:【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Apply】（施加）/【Structural】（結(jié)構(gòu)）/【Force/Moment】（力/力矩）256.4載荷的施加方法6.4.3面載荷面載荷，是一種分布載荷

面載荷的施加:【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Apply】（施加）/【Structural】（結(jié)構(gòu)）/【Pressure】（壓力）266.4載荷的施加方法6.4.4體載荷體載荷在ANSYS中是一種常見的載荷形式，例如結(jié)構(gòu)分析中的溫度載荷就是體載荷的一種。體載荷的施加:單擊【MainMenu】/【Solution】/【DefineLoads】/【Apply】（施加）/【Structural】（結(jié)構(gòu)）/【Temperature】（276.4載荷的施加方法6.4.5慣性載荷慣性載荷時指系統(tǒng)在慣性力作用下引起的線加速度、離心加速度、以及轉(zhuǎn)動加速度等，包括總體慣性力和局部慣性力。慣性載荷的施加：【MainMenu】/【Solution】/【Define