3種動載荷加載方法

1、本例提示本例將學(xué)習(xí)ANSYS中載荷步控制方法以及施加動態(tài)載荷得三種加載方法：多載荷步法、表載荷法與函數(shù)載荷法。1、問題描述一個下端固定得圓柱頂面上承受如圖3-1所示得動態(tài)壓力載荷，試確定其頂面位移響應(yīng)。已知圓柱長度為0、15m，直徑為0、03m,材料得彈性模量為2、06x105MPa,泊松比為0、3,密度為7800kg/m3。圖31動態(tài)載荷示意圖2、多載荷步法多載荷步法求解思路為：首先，為每一個載荷步施加載荷并設(shè)置載荷步參數(shù)。然后,將每個載荷步寫入載荷步文件，最后一次性求解所有載荷步。對于本問題：定義載荷步1：-在要求得部位上添加約束；-在要求得節(jié)點上施加載荷0;-規(guī)定施加此力得終止時間（1e

2、6）,指出時間步長0、05與變化方式為Ramp方式；-規(guī)定輸出控制，-將此載荷步寫入載荷步文件1中。定義載荷步2:-在要求得節(jié)點上施加載荷22、5;-規(guī)定施加此力得終止時間（0、5）,指出時間步長0、05與變化方式為Ramp方式；-規(guī)定輸出控制，-將此載荷步寫入載荷步文件2中。定義載荷步3:-改變載荷值為10、0;-規(guī)定終止時間（1、0）。其她設(shè)置同前；-將此載荷步寫入載荷步文件3中。定義載荷步4:-刪除力或?qū)⑵渲翟O(shè)置為零；-規(guī)定終止時間（1、5），變化方式為Stepped方式；其她設(shè)置同前。-將此載荷步寫入載荷步文件4中?前處理步驟1畫模型（1）繪制立方塊：選擇菜單MainMenu:Prep

3、rocessorModelingCreateVolumeCylinderSolidCylinder,輸入底面圓心坐標（0,0）、半徑0、03/2、高度0、15/2，單擊OK按鈕。（2）保存幾何模型：選擇菜單UtilityMenu:As,在存儲數(shù)據(jù)庫對話框中得SaveDatabaseto中輸入數(shù)據(jù)庫名:Geometry、db。步驟2設(shè)屬性（1）定義單元類型：選擇菜單MainMenu:PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete,在單元類型對話框中單擊Add按鈕，在彈出得單元庫對話框中選擇Solid與Brike8node185（即選Solide185單元），單擊OK

4、按鈕,再單擊Close按鈕。（2）定義材料屬性：選擇菜單MainMenu:PreprocessorMaterialPropsMaterialModel在彈出得材料屬性窗口中依次雙擊Structural,Linear,Elastic與Isotropic,在彈出得對話框中設(shè)置EX（彈性模量）為2、06e+11;PRXY（泊松比）為0、3,單擊OK按鈕。在MaterialModelsAvailable列表框中單擊路徑：StructuralDensity,在密度DENS一欄中輸入7800，單擊OK按鈕。退出材料定義窗口。步驟3分網(wǎng)格（1）定義單元尺寸：選擇菜單MainMenu:Preprocessor

5、MeshingMeshTool,單擊MeshTool對話框Global項中得Set按鈕,在單元尺寸對話框中，設(shè)置Size=5（單元長度為5）,單擊OK按鈕。（2）分格:選擇菜單MainMenu:PreprocessorMeshingMeshTool,選中Mesh欄中得Sweep單選鈕，單擊MeshTool對話框中得Mesh按鈕，在繪圖區(qū)單擊選中圓柱，單擊左側(cè)得拾取對話框中得OK按鈕。步驟4保存網(wǎng)格模型：選擇菜單UtilityMenu:As,在存儲數(shù)據(jù)庫對話框中得SaveDatabaseto中輸入數(shù)據(jù)庫名:Mesh、dbo求解步驟1指定分析類型：選擇菜單MainMenu:SolutionAnal

6、ysisTypeNewAnalysis,選Transient單選鈕，選中Full（完全法）單選鈕，單擊OK按鈕。步驟2對第一個載荷步施加載荷a）添加約束：選擇菜單MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructureDisplacementOnArea,在圖形區(qū)中單擊圓柱底面，單擊左側(cè)得拾取對話框中得Apply按鈕,在施加約束對話框中選擇All,單擊OK按鈕。b）添加載荷：選擇菜單MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在圖形區(qū)中單擊圓柱頂面，單擊OK按鈕。在施加載荷對話框中設(shè)VALUE=0

7、,單擊OK按鈕。c）設(shè)置載荷步：選擇菜單MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,如圖216所示,在求解控制對話框得Basic卡中完成以下設(shè)置：Timeatendofloadstep（結(jié)束時間）為1e6,Numberofsubstep（子載荷步數(shù)）為5,Frequency為writeEverysubstep（存儲所有計算結(jié)果）,在求解控制對話框得Transient卡中設(shè)置選中Rampedloading單選鈕，單擊OK按鈕。d）寫載荷步文件1:選取菜單途徑選擇菜單MainmenuSolutionLoadStepOptsWriteLSFile，彈出

8、WriteLoadStepFile對話框。在Loadstepn處輸入1,單擊OK按鈕。圖32求解控制對話框步驟3對第二個載荷步施加載荷a）添加載荷：選擇菜單MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在圖形區(qū)中單擊圓柱頂面，單擊OK按鈕。在施加載荷對話框中設(shè)VALUE=22、5,單擊OK按鈕。b）設(shè)置載荷步：選擇菜單MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,在求解控制對話框得Basic卡中完成以下設(shè)置：Timeatendofloadstep（結(jié)束時間）為0、5,Numbero

9、fsubstep（子載荷步數(shù)）為5,Frequency為writeEverysubstep（存儲所有計算結(jié)果），單擊OK按鈕。c）寫載荷步文件2:選取菜單途徑選擇菜單MainmenuSolutionLoadStepOptsWriteLSFile,彈出WriteLoadStepFile對話框。在Loadstepn處輸入2,單擊OK按鈕。步驟4對第三個載荷步施加載荷a）添加載荷：選擇菜單MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在圖形區(qū)中單擊圓柱頂面，單擊OK按鈕。在施加載荷對話框中設(shè)VALUE=10,單擊OK按鈕。b）設(shè)置載

10、荷步：選擇菜單MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,在求解控制對話框得Basic卡中完成以下設(shè)置：Timeatendofloadstep（結(jié)束時間）為1、0,Numberofsubstep（子載荷步數(shù)）為5,Frequency為writeEverysubstep（存儲所有計算結(jié)果），單擊OK按鈕。c）寫載荷步文件3:選取菜單途徑選擇菜單MainmenuSolutionLoadStepOptsWriteLSFile,彈出WriteLoadStepFile對話框。在Loadstepn處輸入3,單擊OK按鈕。步驟5對第四個載荷步施加載荷a）添加載

11、荷：選擇菜單MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在圖形區(qū)中單擊圓柱頂面，單擊OK按鈕。在施加載荷對話框中設(shè)VALUE=0,單擊OK按鈕。b）設(shè)置載荷步：選擇菜單MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,在求解控制對話框得Basic卡中完成以下設(shè)置：Timeatendofloadstep（結(jié)束時間）為1、5,Numberofsubstep（子載荷步數(shù)）為5,Frequency為writeEverysubstep（存儲所有計算結(jié)果）,在求解控制對話框得Transient卡

12、中設(shè)置選中Steppedloading單選鈕，單擊OK按鈕。c）寫載荷步文件4:選取菜單途徑選擇菜單MainmenuSolutionLoadStepOptsWriteLSFile,彈出WriteLoadStepFile對話框。在Loadstepn處輸入4,單擊OK按鈕。步驟6求解：選擇菜單MainMenuSolutionSolverFromLSFile，彈出SolveLoadStepFiles對話框。在StartingLS處輸入1;在EndingLS處輸入4。單擊OK按鈕。當求解完成時會出現(xiàn)一個Solutionisdone得提示對話框。單擊close。3、結(jié)果處理POST26觀察節(jié)點146得位

13、移時間歷程結(jié)果步驟1定義結(jié)果變量：選擇菜單MainMenu:TimeHistPostpro,單擊按鈕，單擊NodalSolutionrDOFSolutionZpnentofdisplacement,設(shè)ValuName為Xiangying,單擊OK按鈕，在圖形區(qū)單擊頂面上得節(jié)點，單擊拾取對話框中OK按鈕。步驟2繪制位移響應(yīng)曲線：選擇菜單MainMenu:TimeHistPostpro,選中前面定義得Xiangying變量，單擊按鈕，繪制位移響應(yīng)曲線，見圖39(a)。Finish/Clear/PREP7CYL4,0、03/2,0、15ET,1,SOLID185MP,EX,1,2、06e11MP,P

14、RXY,1,0、3MP,DENS,1,7800ESIZE,0,5,VSWEEP,AllFINISH/SOLANTYPE,4TRNOPT,FULLNSUBST,5,0,0OUTRES,ERASEOUTRES,ALL,ALLKBC,0TIME,1e6DA,1,ALL,SFA,2,1,PRES,0LSWRITE,1,TIME,0、5SFA,2,1,PRES,22、5LSWRITE,2,TIME,1、0SFA,2,1,PRES,10LSWRITE,3,TIME,1、5KBC,1SFA,2,1,PRES,0LSWRITE,4,LSSOLVE,1,4,1,FINISH/POST26FILE,'fi

15、le','rst','、'NSOL,2,96,U,Z,UZ_2PLVAR,2,3、表格載荷法表格載荷法得求解思路為：首先，將載荷時間歷程用表格表示。然后，用數(shù)組參數(shù)定義載荷隨時間變化得表。最后，施加表載荷，作為一個載荷步一次性求解。表格載荷法得加載過程定義表格參數(shù)表施加已有表載荷r表格載荷步控制。對于本問題得載荷表為：表31載荷時間歷程表序號時間/s載荷10020、522、531、01041、000001051、50?前處理重復(fù)多載荷步求解中得相應(yīng)步驟或打其保存得網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)庫Mesh、db。?求解步驟1指定分析類型：選擇菜單MainMenu:Solut

16、ionAnalysisTypeNewAnalysis,選Transient單選鈕，選中Full（完全法）單選鈕，單擊OK按鈕。步驟2添加約束：選擇菜單MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructureDisplacementOnArea,在圖形區(qū)中單擊圓柱底面，單擊左側(cè)得拾取對話框中得Apply按鈕，在施加約束對話框中選擇All,單擊OK按鈕。步驟3定義表格載荷a）定義表格：選擇菜單UtilityMenu:ParameterArrayParameterDefine/Edit,在數(shù)組定義對話框中單擊Add按鈕，在新數(shù)組對話框中設(shè)ParameterName為Tab

17、leload,ParameterType為Table,設(shè)I,J,K為(5,1,1),Var1為Time,單擊OK按鈕完成表定b）填充表格：選擇菜單UtilityMenu:ParameterArrayParameterDefine/Edit,在數(shù)組定義對話框中選中前面定義得表格Tableload，單擊Edit按鈕,在表填充對話框中輸入時間載荷歷程表，如圖所示，單擊菜單，單擊OK按鈕完成表填充。內(nèi)AddEqPMJTFvddFTW1ParamourTrCha*arUJtal§ForT,pe=_ftfi_£/odyiV«1AshYinjibkidnwMMPiwe-Vdii

18、h&bJe-<X七卅Jt.Z步驟4施加表載荷：選擇菜單MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在圖形區(qū)中單擊圓柱頂面，單擊OK按鈕。在施加載荷對話框中設(shè)SFA下拉式列表框為ExistingTable,在彈出得表載荷選擇對話框中選中TableLoad表載荷，單步驟5設(shè)置載荷步：選擇菜單MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,如圖216所示,在求解控制對話框得Basic卡中完成以下設(shè)置：Timeatendofloadstep（結(jié)束時間）為1、5,Numbero

19、fsubstep（子載荷步數(shù)）為50,Frequency為writeEverysubstep（存儲所有計算結(jié)果）,在求解控制對話框得Transient卡中設(shè)置選中Rampedloading單選鈕，單擊OK按鈕。圖33求解控制對話框擊OK按鈕。步驟6求解：選擇菜單MainMenuSolutionSolveCurrentLS,單擊OK按鈕。當求解完成時會出現(xiàn)一個Solutionisdone得提示對話框。單擊close。結(jié)果處理重復(fù)多載荷步求解中得相應(yīng)步驟,POST26觀察頂面位移時間歷程結(jié)果。Finish/Clear/PREP7CYL4,0、03/2,0、15ET,1,SOLID185MP,EX,

20、1,2、06e11MP,PRXY,1,0、3MP,DENS,1,7800ESIZE,0,5,VSWEEP,AllFINISH*DIM,Tab_Load,TABLE,5,1,1,Time,!*SET,TAB_LOAD(1,0,1),0*SET,TAB_LOAD(2,0,1),0、5*SET,TAB_LOAD(2,1,1),22、5*SET,TAB_LOAD(3,0,1),1*SET,TAB_LOAD(3,1,1),10*SET,TAB_LOAD(4,0,1),1、001*SET,TAB_LOAD(5,0,1),1、5/SOLUANTYPE,4TRNOPT,FULLLUMPM,0!*NSUBST,

21、50,0,0OUTRES,ERASEOUTRES,ALL,ALLTIME,1、5DA,1,ALL,SFA,2,1,PRES,%TAB_LOAD%SOLVEFINISH/POST26FILE,'file','rst','、'NSOL,2,51,U,Z,UZ_2PLVAR,2,3、函數(shù)載荷法函數(shù)載荷法得求解思路為：首先，將載荷時間歷程用函數(shù)工具表示。然后，將載荷時間函數(shù)轉(zhuǎn)換為表格載荷。最后，施加已有表載荷，作為一個載荷步一次性求解。函數(shù)載荷法得加載過程：定義函數(shù)關(guān)系式轉(zhuǎn)換為表格載荷r施加已有表載荷r表格載荷步控制。圖所示得載荷時間歷程函數(shù)為：()3、

22、前處理重復(fù)多載荷步求解中得相應(yīng)步驟或打其保存得網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)庫Mesh、db。?求解步驟1指定分析類型：選擇菜單MainMenu:SolutionAnalysisTypeNewAnalysis,選Transient單選鈕，選中Full(完全法)單選鈕，單擊OK按鈕。步驟2添加約束：選擇菜單MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructureDisplacementOnArea,在圖形區(qū)中單擊圓柱底面，單擊左側(cè)得拾取對話框中得Apply按鈕，在施加約束對話框中選擇All,單擊OK按鈕。步驟3定義函數(shù)載荷a)定義函數(shù)載荷：選擇菜單UtilityMenu：Paramet

23、erFunctionDefine/Edit,在函數(shù)編輯窗口得Function卡中選中Multivaluedfunctionbasedonregimevariable(分段函數(shù))單選鈕，在下拉式列表框中選擇regimevar為TIME。在regime1卡片中，設(shè)自變量范圍為0,0、5,Result=45*TIME(TIME不能輸入，列表框中選擇TIME)。重復(fù)上述步驟，在regime2卡片中，設(shè)自變量范圍為0、5,1、0,Result=25*TIME+35。在regime3卡片中，設(shè)自變量范圍為1、0,1、5,Result=0。在函數(shù)編輯窗口中單擊菜單在文件保存對話框中設(shè)文件名為Load，單擊O

24、K按鈕,在函數(shù)編輯窗口中單擊菜單完成載荷函數(shù)定義。b）轉(zhuǎn)換為表格載荷：選擇菜單UtilityMenu:ParameterFunctionReadfromFile,選中前一步保存得函數(shù)Load、fun,在函數(shù)載荷對話框得Tableparametername（表格載荷名稱）中輸入Fun_load，單擊OK按鈕，將載荷函數(shù)轉(zhuǎn)化為表格載荷。c）施加表載荷：選擇菜單MainMenu:SolutionDefineLoadsrApplyStructurePressureOnArea,在圖形區(qū)中單擊圓柱頂面，單擊OK按鈕。在施加載荷對話框中設(shè)SFA下拉式列表框為ExistingTable，在彈出得表載荷選擇對

25、話框中選中TableLoad表載荷，單擊OK按鈕。圖34求解控制對話框步驟4設(shè)置載荷步：選擇菜單MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,如圖216所示,在求解控制對話框得Basic卡中完成以下設(shè)置：Timeatendofloadstep（結(jié)束時間）為1、5,Numberofsubstep（子載荷步數(shù)）為50,Frequency為writeEverysubstep（存儲所有計算結(jié)果）,在求解控制對話框得Transient卡中設(shè)置選中Rampedloading單選鈕，單擊OK按鈕。步驟5求解：選擇菜單MainMenuSolutionSolveCu

26、rrentLS,單擊OK按鈕。當求解完成時會出現(xiàn)一個Solutionisdone得提示對話框。單擊close。結(jié)果處理重復(fù)多載荷步求解中得相應(yīng)步驟,POST26觀察頂面位移時間歷程結(jié)果。Finish/Clear/PREP7CYL4,0、03/2,0、15ET,1,SOLID185MP,EX,1,2、06e11MP,PRXY,1,0、3MP,DENS,1,7800ESIZE,0,5,VSWEEP,AllFINISH!定義函數(shù)*DEL,_FNCNAME*DEL,_FNCMTID*DEL,_FNCCSYS*SET,_FNCNAME,'Fun_Load'*SET,_FNCCSYS,0!

27、/INPUT,Load、func,1*DIM,%_FNCNAME%,TABLE,6,5,4,%_FNCCSYS%!Beginofequation:TIME*SET,%_FNCNAME%(0,0,1),0、0,999*SET,%_FNCNAME%(2,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(3,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(4,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(5,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(6,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(0,1,1),1、0,99,0,1,1,0,0*SET,%_FNCNAME%(0,2,1),0

28、*SET,%_FNCNAME%(0,3,1),0*SET,%_FNCNAME%(0,4,1),0*SET,%_FNCNAME%(0,5,1),0!Endofequation:TIME!Beginofequation:45*TIME*SET,%_FNCNAME%(0,0,2),0、5,999*SET,%_FNCNAME%(2,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(3,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(4,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(5,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(6,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(0,1,2),1、0,1,0,45,0,0,1*SET,%_FNCNAME%(0,2,2),0、0,2,0,1,1,3,1*SET,%_FNCNAME%(0,3,2),0,99,0,1,2,0,0*SET,%_FNCNAME%(0,4,2),0*SET,%_FNCNAME%(0,5,2