有限元基礎(chǔ)理論課件第4章載荷施加.ppt

1、第4章 載荷施加,4.1 載荷分類(lèi),ANSYS中的載荷可分為: 自由度DOF - 定義節(jié)點(diǎn)的自由度（ DOF ） 值 (結(jié)構(gòu)分析_位移、熱分析_ 溫度、電磁分析_磁勢(shì)等) 集中載荷 - 點(diǎn)載荷 (結(jié)構(gòu)分析_力、熱分析_ 熱導(dǎo)率、電磁分析_ magnetic current segments) 線(xiàn)、面載荷 - 作用在表面的分布載荷 (結(jié)構(gòu)分析_壓力、熱分析_熱對(duì)流、電磁分析_magnetic Maxwell surfaces等) 體積載荷 - 作用在體積或場(chǎng)域內(nèi) (熱分析_ 體積膨脹、內(nèi)生成熱、電磁分析_ magnetic current density等) 慣性載荷 - 結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載

2、荷 (重力、角速度等),第4章 載荷施加,4.2.1 可在實(shí)體模型或 FEA 模型 (節(jié)點(diǎn)和單元) 上加載,在關(guān)鍵點(diǎn)處約束,實(shí)體模型,沿線(xiàn)均布的壓力,在節(jié)點(diǎn)處約束,沿單元邊界均布的壓力,在節(jié)點(diǎn)加集中力,FEA 模型,4.2加載方式,第4章 載荷施加,幾何模型加載獨(dú)立于有限元網(wǎng)格. 重新劃分網(wǎng)格或局部網(wǎng)格修改不影響載荷. 加載的操作更加容易 ,尤其是在圖形中直接拾取時(shí).,4.2.2 直接在實(shí)體模型加載的優(yōu)點(diǎn):,無(wú)論采取何種加載方式,ANSYS求解前都將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型.因此, 加載到實(shí)體的載荷將自動(dòng)轉(zhuǎn)化到其所屬的節(jié)點(diǎn)或單元上。,實(shí)體模型,加載到實(shí)體的載荷自動(dòng)轉(zhuǎn)化到其所屬的節(jié)點(diǎn)或單元上,FEA

3、 模型,沿線(xiàn)均布的壓力,均布?jí)毫D(zhuǎn)化到以線(xiàn)為邊界的各單元上,第4章 載荷施加,注： 這是 很長(zhǎng)的菜單, 對(duì)于結(jié)構(gòu)分析，不屬于結(jié)構(gòu)分析的菜單已屏蔽。(可由模型中的單元類(lèi)型識(shí)別分析類(lèi)型) 也可通過(guò)在preferences 中選擇適當(dāng)?shù)姆治鲱?lèi)型過(guò)濾菜單中的選項(xiàng)。,4.3 加載操作,apdl: d, dl,1,ux,0 !對(duì)線(xiàn)1施加x方向約束（限制自由度） da,1,all, !對(duì)面1施加全約束 dk,1,all!對(duì)線(xiàn)1施加全約束 d,1,uy,-0.5!對(duì)節(jié)點(diǎn)1施加y方向強(qiáng)制約束 d,ls1,all!對(duì)組合ls1施加全約束 dl,1, ,symm !對(duì)線(xiàn)1施加對(duì)稱(chēng)約束 dl,1,1 ,symm !對(duì)

4、面1上的線(xiàn)1施加對(duì)稱(chēng)約束 da,1,symm !對(duì)面1施加對(duì)稱(chēng)約束 dsym,symm,x,0, !在坐標(biāo)系0中對(duì)所選節(jié)點(diǎn)施加 ! x方向?qū)ΨQ(chēng)約束,加載位移 Main Menu: - Apply- Structural-Displacement-,第4章 載荷施加,apdl: f fk,1,fx,100 !對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)1施加x方向力f,1,fy, -100 !對(duì)節(jié)點(diǎn)1施加力 f,ls1,fy,-100!對(duì)節(jié)點(diǎn)組合ls1施加力,加載力 Main Menu: - Apply- Structural-Force/Moment-,用于重啟動(dòng)分析，暫不考慮,Sel命令 Cm命令,第4章 載荷施加,加載壓力

5、Main Menu: - Apply- Structural- Pressure -,輸入一個(gè)壓力值即為 均布載荷, 兩個(gè)數(shù)值定義坡度壓力,說(shuō)明：壓力數(shù)值為正表示其方向指向表面,APDL:SFL,1,PRES,100, ! 方向 ?,第4章 載荷施加,VALI = 500,VALI = 500 VALJ = 1000,VALI = 1000 VALJ = 500,L3,1000,500,500,坡度壓力載荷沿起始關(guān)鍵點(diǎn)(I) 線(xiàn)性變化到第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) (J)。 如果加載后坡度的方向相反, 將兩個(gè)壓力數(shù)值顛倒即可。,第4章 載荷施加,加載慣性力 Main Menu: - Apply- Struct

6、ural- Inertia -,可以只加載在單元組合上,APDL: ACEL,0,9800,0, !數(shù)值、方向？,加載慣性力必須設(shè)置材料的密度，不設(shè)置相當(dāng)于無(wú)慣性力,第4章 載荷施加,應(yīng)力和變形,應(yīng)力和變形,F=200 F=4200,F=200 F=2200,4.4 加載注意事項(xiàng),注1：當(dāng)網(wǎng)格密度不一，節(jié)點(diǎn)數(shù)目不同時(shí)，在節(jié)點(diǎn)上所加載荷的數(shù)值大小(所有節(jié)點(diǎn)載荷和應(yīng)該相等）,第4章 載荷施加,注2：對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，對(duì)稱(chēng)線(xiàn)（或面）上節(jié)點(diǎn)加載力時(shí)，載荷數(shù)值 (包括輸出的反力) 為整體結(jié)構(gòu)的一半。,應(yīng)力和變形,應(yīng)力和變形,應(yīng)力和變形基本相等,應(yīng)力集中,第4章 載荷施加,注3：帶厚度的平面應(yīng)力(計(jì)算某些需考慮重

7、量的平面應(yīng)力問(wèn)題），載荷應(yīng)除以厚度（原為集中力處理為線(xiàn)載荷形式）,應(yīng)力和變形,應(yīng)力和變形,F=200 H=2,F=100 H=1,KEYOPT,1,3,3 R,1,20,第4章 載荷施加,注4：軸對(duì)稱(chēng)載荷,對(duì)稱(chēng)軸必須為全局笛卡爾坐標(biāo)的y軸 模型必須建在y軸右側(cè) 設(shè)置單元選項(xiàng)為軸對(duì)稱(chēng)型,建立軸對(duì)稱(chēng)載荷模型 注意事項(xiàng)：,第4章 載荷施加,軸對(duì)稱(chēng)載荷, 注意事項(xiàng)： 載荷數(shù)值 (包括輸出的反力) 基于360度轉(zhuǎn)角的3-D結(jié)構(gòu)。 在右圖中，軸對(duì)稱(chēng)模型中的載荷是3-D結(jié)構(gòu)均布面力載荷的總量。,Total Force 2pr = 47,124N,N,第4章 載荷施加,注5：切向、法向約束或載荷的施加,加載方

8、法1,建立局部坐標(biāo)系，旋轉(zhuǎn)選擇節(jié)點(diǎn)到局部坐標(biāo)，在局部坐標(biāo)系中加載X、Y方向載荷,加載方法2,在線(xiàn)上施加對(duì)稱(chēng)載荷，轉(zhuǎn)換為有限元載荷，刪除后再施加（可適用于曲線(xiàn)和曲面）,第4章 載荷施加,注5：切向、法向約束或載荷的施加（續(xù)）,第4章 載荷施加,4.5 載荷和約束的顯示,實(shí)體模型載荷顯示在幾何模型上 (體、面、線(xiàn)或關(guān)鍵點(diǎn)) 有限元模型載荷在畫(huà)節(jié)點(diǎn)或單元時(shí)顯示,通過(guò) plot畫(huà)出載荷:,壓力以箭頭形式顯示,或通過(guò) listing列出載荷: Utility Menu: List Loads,第4章 載荷施加,在有限元模型中顯示所有載荷,說(shuō)明: 只有到求解初始化時(shí)，才將模型中的載荷自動(dòng)轉(zhuǎn)化到有限元模型中的節(jié)點(diǎn)和單元上。,下面將載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點(diǎn)和單