在ANSYS中施加任意面、方向、變化載荷的方法

1、在任意面施加任意方向任意變化的壓力在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合,可能需要在結(jié)構(gòu)件的某個(gè)面上施加某個(gè)坐標(biāo)方向的隨坐標(biāo)位置變化的壓力載荷,當(dāng)然,這在一定程度上可以通過(guò)ANSYS表面效應(yīng)單元實(shí)現(xiàn)。如果利用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言,也可以非常完美地實(shí)現(xiàn)此功能,下面通過(guò)一個(gè)小例子描述此方法。!在執(zhí)行如下加載命令之前,請(qǐng)務(wù)必用選擇命令asel將需要加載的幾何面選擇出來(lái)!finish/prep7et,500,shell63press=100e6amesh, allesla, snsla,s,1! 如果載荷的反向是一個(gè)特殊坐標(biāo)系的方向,可在此建立局部坐標(biāo)系,并將! 所有節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到局部坐標(biāo)系下.*get,enm

2、ax,elem,num,maxdofsel,s,fx,fy,fzfcum,add !將力的施加方式設(shè)置為"累加",而不是缺省的"替代"*do,i,1,enmax*if,esel,eq,1,then*get,ae,elem,i,area !此命令用單元真實(shí)面積,如用投影面積,請(qǐng)用下幾條命令! *get,ae,elem,i,aproj,x !此命令用單元X投影面積,如用真實(shí)面積,請(qǐng)用上一條命令! *get,ae,elem,i,aproj,y !此命令用單元Y投影面積! *get,ae,elem,i,aproj,z !此命令用單元Z投影面積xe=centrx

3、!單元中心X坐標(biāo)(用于求解壓力值ye=centry !單元中心Y坐標(biāo)(用于求解壓力值z(mì)e=centrz !單元中心Z坐標(biāo)(用于求解壓力值! 下面輸入壓力隨坐標(biāo)變化的公式,本例的壓力隨X和Y坐標(biāo)線性變化.p_e=(xe-10*press+(ye-5*pressf_tot=p_e*aeesel,s,elem,insle,s,corner*get,nn,node,countf_n=f_tot/nn*do,j,1,nnf,nelem(i,j,fx,f_n !壓力的作用方向?yàn)閄方向! f,nelem(i,j,fy,f_n !壓力的作用方向?yàn)閅方向! f,nelem(i,j,fz,f_n !壓力的作用方向

4、為Z方向*enddo*endifesla,s*enddoaclear,allfcum,repl !將力的施加方式還原為缺省的"替代"dofsel,allallsel說(shuō)明:本信息在任意面施加任意方向任意變化的壓力在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合,可能需要在結(jié)構(gòu)件的某個(gè)面上施加某個(gè)坐標(biāo)方向的隨坐標(biāo)位置變化的壓力載荷,當(dāng)然,這在一定程度上可以通過(guò)ANSYS表面效應(yīng)單元實(shí)現(xiàn)。如果利用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言,也可以非常完美地實(shí)現(xiàn)此功能,下面通過(guò)一個(gè)小例子描述此方法。!在執(zhí)行如下加載命令之前,請(qǐng)務(wù)必用選擇命令asel將需要加載的幾何面選擇出來(lái)!finish/prep7et,500,shell6

5、3press=100e6amesh,allesla,snsla,s,1! 如果載荷的反向是一個(gè)特殊坐標(biāo)系的方向,可在此建立局部坐標(biāo)系,并將! 所有節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到局部坐標(biāo)系下.*get,enmax,elem,num,maxdofsel,s,fx,fy,fzfcum,add !將力的施加方式設(shè)置為"累加",而不是缺省的"替代"*do,i,1,enmax*if,esel,eq,1,then*get,ae,elem,i,area !此命令用單元真實(shí)面積,如用投影面積,請(qǐng)用下幾條命令! *get,ae,elem,i,aproj,x !此命令用單元X投影面積,如用

6、真實(shí)面積,請(qǐng)用上一條命令! *get,ae,elem,i,aproj,y !此命令用單元Y投影面積! *get,ae,elem,i,aproj,z !此命令用單元Z投影面積xe=centrx !單元中心X坐標(biāo)(用于求解壓力值ye=centry !單元中心Y坐標(biāo)(用于求解壓力值z(mì)e=centrz !單元中心Z坐標(biāo)(用于求解壓力值! 下面輸入壓力隨坐標(biāo)變化的公式,本例的壓力隨X和Y坐標(biāo)線性變化.p_e=(xe-10*press+(ye-5*pressf_tot=p_e*aeesel,s,elem,insle,s,corner*get,nn,node,countf_n=f_tot/nn*do,j,1

7、,nnf,nelem(i,j,fx,f_n !壓力的作用方向?yàn)閄方向! f,nelem(i,j,fy,f_n !壓力的作用方向?yàn)閅方向! f,nelem(i,j,fz,f_n !壓力的作用方向?yàn)閆方向*enddo*endifesla,s*enddoaclear,allfcum,repl !將力的施加方式還原為缺省的"替代"dofsel,all-ANSYS5.7版本具有函數(shù)加載功能,可以很方便地在模型表面施加函數(shù)變化的各種載荷,在ANSYS5.6版本中,也可以通過(guò)變通的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能,其思路是:首先選定所要施加函數(shù)變化表面載荷的表面上的節(jié)點(diǎn),利用ANSYS的參數(shù)數(shù)組和嵌入函

8、數(shù)知識(shí)寫一簡(jiǎn)單的命令流,定義好相應(yīng)節(jié)點(diǎn)位置的面載荷值,然后通過(guò)在節(jié)點(diǎn)上施加面載荷來(lái)完成。下面以在一圓柱表面施加函數(shù)變化載荷為例:/prep7et,1,45cyl4,0.5,3vsweep,allasel,s,loc,y,0.01,1nsla!*get,nmax,node,num,max,*get,nmin,node,num,min,*afun,deg*dim,t1,array,nmax,1,1,csys,1*do,k,nmin,nmax*if,nsel(k,eq,1,thent1(k=1000*sin(ny(k*elset1(k=0*endif*enddo!sffun,pres,t1(1sf,

9、all,pres,0利用ANSYS隨機(jī)振動(dòng)分析功能實(shí)現(xiàn)隨機(jī)疲勞分析-ANSYS隨機(jī)振動(dòng)分析功能可以獲得結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)過(guò)程的各種統(tǒng)計(jì)參數(shù)(如:均值、均方根和平均頻率等,根據(jù)各種隨機(jī)疲勞壽命預(yù)測(cè)理論就可以成功地預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的隨機(jī)疲勞壽命。本文介紹了ANSYS隨機(jī)振動(dòng)分析功能,以及利用該功能,按照Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計(jì)損傷定律的三區(qū)間法進(jìn)行ANSYS隨機(jī)疲勞計(jì)算的具體過(guò)程。在工程應(yīng)用中,汽車、飛行器、船舶以及其它各種機(jī)械或零部件,大多是在隨機(jī)載荷作用下工作,當(dāng)它們承受的應(yīng)力水平較高,工作達(dá)到一定時(shí)間后,經(jīng)常會(huì)突然發(fā)生隨機(jī)疲勞破壞,往往造成災(zāi)難性的后果。因此,預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)或

10、零部件的隨機(jī)疲勞壽命是非常有必要的。ANSYS隨機(jī)振動(dòng)分析功能十分強(qiáng)大,主要表現(xiàn)在以下方面:具有位移、速度、加速度、力和壓力等PSD類型;能夠考慮a阻尼、b阻尼、恒定阻尼比和頻率相關(guān)阻尼比;能夠定義基礎(chǔ)和節(jié)點(diǎn)PSD激勵(lì);能夠考慮多個(gè)PSD激勵(lì)之間的相關(guān)程度:共譜值、二次譜值、空間關(guān)系和波傳播關(guān)系等;能夠得到位移、應(yīng)力、應(yīng)變和力的三種結(jié)果數(shù)據(jù):1s位移解,1s速度解和1s加速度解;在工程界,疲勞計(jì)算廣泛采用名義應(yīng)力法,即以S-N曲線為依據(jù)進(jìn)行壽命估算的方法,可以直接得到總壽命。下面圍繞該方法舉例說(shuō)明ANSYS隨機(jī)疲勞分析的一般原理。當(dāng)應(yīng)力歷程是隨機(jī)過(guò)程時(shí),疲勞計(jì)算相對(duì)比較復(fù)雜。但已經(jīng)有許多種分析

11、方法,這里僅介紹一種比較簡(jiǎn)單的方法,即Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計(jì)損傷定律的三區(qū)間法(應(yīng)力區(qū)間如圖1所示:應(yīng)力區(qū)間發(fā)生的時(shí)間-1s +1s 68.3%的時(shí)間-2s +2s 27.1%的時(shí)間-3s +3s 4.33%的時(shí)間99.73%大于3s的應(yīng)力僅僅發(fā)生在0.27%的時(shí)間內(nèi),假定其不造成任何損傷。在利用Miner定律進(jìn)行疲勞計(jì)算時(shí),將應(yīng)力處理成上述3個(gè)水平,總體損傷的計(jì)算公式就可以寫成:其中:等于或低于1s水平的實(shí)際循環(huán)數(shù)目(0.6831 ;:等于或低于2s水平的實(shí)際循環(huán)數(shù)目(0.271 ;:等于或低于3s水平的實(shí)際循環(huán)數(shù)目(0.0433 ;, , :根據(jù)疲勞曲線查得的1s、2s和3s應(yīng)力水平分別對(duì)應(yīng)許可循環(huán)的次數(shù)。綜上所述,針對(duì)Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計(jì)損傷