第10講ANSYS載荷施加及后處理

1、第10講ANSYS載荷施加及后處理10.1載荷加載方式：一是直接加載在節(jié)點(diǎn)與單元上；二是加載在實(shí)體模型上ANSYS加載與求解 分類(lèi)：一是邊界條件二是實(shí)際外力1 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(duì)流、無(wú)限表面。磁學(xué)： 磁聲、磁通量、磁源密度、無(wú)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。 自由度自由度DOF - 定義節(jié)點(diǎn)的自由度（定義節(jié)點(diǎn)的自由度（ DOF ） 值值 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)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(shì)等磁勢(shì)等) 集中載荷集中載荷 - 點(diǎn)載荷點(diǎn)載荷 (

2、結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_力、熱分析力、熱分析_ 熱導(dǎo)率、電磁分析熱導(dǎo)率、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、熱分析壓力、熱分析_熱對(duì)流、電磁分析熱對(duì)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(chǎng)域內(nèi)作用在體積或場(chǎng)域內(nèi) (熱分析熱分析_ 體積膨脹、內(nèi)生體積膨脹、內(nèi)生成熱、電磁分析成熱、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)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷 (重

3、力、角速度等重力、角速度等) 耦合場(chǎng)載荷耦合場(chǎng)載荷-以上的組合以上的組合2 按特性劃分10.2 有限元模型的加載 10.2.1 節(jié)點(diǎn)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(guò)給定三向坐標(biāo)值來(lái)約束。 對(duì)稱(chēng)約束：可以是平面（關(guān)于線對(duì)稱(chēng)），也可以是三維（關(guān)于面對(duì)稱(chēng)）。輸入對(duì)稱(chēng)面(或線)的法向坐標(biāo)軸，坐標(biāo)系編號(hào)3 反對(duì)稱(chēng)約束 10.2.2 節(jié)點(diǎn)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(guò)程與節(jié)點(diǎn)載荷類(lèi)似，不是所有載荷都可以施加在單元上。比如結(jié)構(gòu)問(wèn)題只有壓力和溫度可以施加在單元上。 優(yōu)點(diǎn)：方便，當(dāng)改變單元和節(jié)點(diǎn)時(shí)無(wú)需重新施加，只需將載荷傳遞到有限元模型上。 缺點(diǎn)：

4、對(duì)于初學(xué)者容易產(chǎn)生過(guò)約束 10.3.1 關(guān)鍵點(diǎn)上載荷的施加 1 約束關(guān)鍵點(diǎn) 2 定義集中外力(力，力矩)5. 3 實(shí)體模型的加載關(guān)鍵點(diǎn)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(diǎn)連線的所有節(jié)點(diǎn)上拾取拾取keypointskeypoints例要固定一邊，只要拾取關(guān)鍵點(diǎn)6、7,并設(shè)置 all DOFs = 0 和 KEXPND = yes.K6K710.3.2 線上載荷的施加 1 約束 2 定義分布力10.3.3 面上載荷

5、的施加 與以上類(lèi)似無(wú)論采取何種加載方式實(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)或單元上沿線的均布?jí)毫?FEA 模型以線為邊界的各單元上施加載荷將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型上說(shuō)明說(shuō)明: 只有到求解初始化時(shí)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)，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。點(diǎn)和單元上。Procedure1. .2. .3. . 下面將載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點(diǎn)和單元上，不進(jìn)行求解下面將載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點(diǎn)和單元上，不進(jìn)行求解:Main Menu: Solution -Loads-Operate這些選項(xiàng)出現(xiàn)的信息大致相同這些選項(xiàng)出現(xiàn)的信息大致相同兩個(gè)數(shù)值兩個(gè)數(shù)值 梯度

6、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VALI = 500VALI = 500VALJ = 1000VALI = 1000VALJ = 500500L3500L31000500L31000500梯度壓力載荷沿起始關(guān)鍵點(diǎn)(I) 線性變化到第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) (J）。 梯度載荷如果加載后梯度的方向相反, 將兩個(gè)壓力數(shù)值顛倒即可。Main Menu: Solution -Loads- Delete Main Menu: Solution -Loads- Delete All Load Data 選項(xiàng)可同時(shí)刪除模型中的任一類(lèi)載荷。刪除載荷當(dāng)刪除實(shí)體模型時(shí), ANSYS

7、 將自動(dòng)刪除其上所有的載荷實(shí)體模型FEA 模型l刪除線上的均布?jí)毫?自動(dòng)刪除以線為邊界的各單元均布?jí)毫h除載荷兩關(guān)鍵點(diǎn)的擴(kuò)展位移約束載荷例外：刪除兩點(diǎn)的約束 只刪除了兩角點(diǎn)(CORNER )約束，而加載時(shí)擴(kuò)展的 ( inside ) 節(jié)點(diǎn)約束必須手工刪除.實(shí)體模型FEA模型l刪除載荷第 2 課 求 解 10.4 求解求解求解結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中并輸出到結(jié)果文件求解結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中并輸出到結(jié)果文件 (Jobname.RST, Jobname.RTH, Jobname.RMG, or Jobname.RFL)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(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)求解器求解器結(jié)果結(jié)果輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)求解時(shí)模型

8、是否準(zhǔn)備就緒?在求解初始化前，應(yīng)進(jìn)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(jìn)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(lèi)型和選項(xiàng)單元類(lèi)型和選項(xiàng)材料性質(zhì)參數(shù)材料性質(zhì)參數(shù) 考慮慣性時(shí)應(yīng)輸入材料密度考慮慣性時(shí)應(yīng)輸入材料密度熱應(yīng)力分析時(shí)應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)熱應(yīng)力分析時(shí)應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)實(shí)常數(shù)實(shí)常數(shù) (單元特性單元特性)單元實(shí)常數(shù)和材料類(lèi)型的設(shè)置單元實(shí)常數(shù)和材料類(lèi)型的設(shè)置實(shí)體模型的質(zhì)量特性實(shí)體模型的質(zhì)量特性 (Preprocessor Operate Calc Geom Items)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(diǎn)坐標(biāo)系節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系集中、體積載荷

9、集中、體積載荷面力方向面力方向溫度場(chǎng)的分布和范圍溫度場(chǎng)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)?)求解過(guò)程求解過(guò)程:1. 求解前保存數(shù)據(jù)庫(kù)求解前保存數(shù)據(jù)庫(kù)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(jìn)行求解Objective描述求解過(guò)程描述求解過(guò)程Procedure1. .2. .3. . 在求解過(guò)程中，應(yīng)將OUTPUT窗口提到最前面。 ANSYS 求解過(guò)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

10、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(dāng)單元矩陣系數(shù)最大/最小值的比率 1.0E8 時(shí)將預(yù)示模型中的材料性質(zhì)、實(shí)常數(shù)或幾何模型可能存在問(wèn)題。當(dāng)比值過(guò)高時(shí)，求解可能中途退出。模型尺寸和求解統(tǒng)計(jì)信息。匯總文件和大小。沒(méi)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(cuò)誤，典型原因有: 約束不夠! (通常出現(xiàn)的問(wèn)題)。 當(dāng)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)崩潰或“松脫”。 材料性質(zhì)參數(shù)有負(fù)值, 如密度或瞬態(tài)熱分析時(shí)的比熱值。 未約束鉸接結(jié)構(gòu)，如兩個(gè)水平運(yùn)動(dòng)的梁?jiǎn)卧谪Q直方向沒(méi)有約束。

11、 屈曲 - 當(dāng)應(yīng)力剛化效應(yīng)為負(fù)（壓）時(shí)，在載荷作用下整個(gè)結(jié)構(gòu)剛度弱化。如果剛度減小到零或更小時(shí)，求解存在奇異性，因?yàn)檎麄€(gè)結(jié)構(gòu)已發(fā)生屈曲。ANSYS的后處理 1 通用后處理：post12 時(shí)間歷程后處理：post261 通用后處理結(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(dòng)畫(huà)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(gè)步驟介紹靜力分析結(jié)果后處理的五個(gè)步驟繪變形圖繪出結(jié)構(gòu)在靜力作用下的變形結(jié)果: Main Menu: General Postprocessor Plot Results Deformed Shape.變形動(dòng)畫(huà) 以動(dòng)畫(huà)方式模擬結(jié)構(gòu)在靜力作用下的變形過(guò)程: Utility Menu: PlotCtrls Animate Deformed Shape.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(diǎn)反力列表:Main Menu: General Postprocessor List Results Reaction Solution.應(yīng)力等值線 應(yīng)力等值線方法可清