A通用有限元程序ANSYS及應(yīng)用四

碩士研究生學(xué)位課程講義（2008）第五講內(nèi)容提要7.基本的加載及求解過程7.1荷載概述7.2荷載施加及修改7.3荷載步及時間選項(xiàng)7.4求解器選擇及求解7.5多步求解及重啟動8.數(shù)據(jù)后處理8.1創(chuàng)建列表及計(jì)算結(jié)果的列表輸出8.2計(jì)算結(jié)果的圖形顯示8.3時間歷程的圖形顯示8.4組合工況的結(jié)果輸出8.5動畫顯示24March20081通用有限元程序ANSYS及應(yīng)用碩士研究生學(xué)位課程講義（2008）7.基本的加載及求解過程7.1荷載概述7.2荷載施加及修改7.3荷載步及時間選項(xiàng)7.4求解器選擇及求解7.5多步求解及重啟動24March20082通用有限元程序ANSYS及應(yīng)用7.1荷載概述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)

集中載荷

－點(diǎn)載荷(結(jié)構(gòu)分析_力)

面載荷

－作用在表面的分布載荷(結(jié)構(gòu)分析_壓力)

體積載荷

－作用在體積或場域內(nèi)(熱分析_體積膨脹)

慣性載荷

－結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷(重力、角速度等)載荷分類June3,199637.2荷載施加及修改可在實(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)體模型沿線均布的壓力在關(guān)鍵點(diǎn)加集中力在節(jié)點(diǎn)處約束FEA模型沿單元邊界均布的壓力在節(jié)點(diǎn)加集中力47.2荷載施加及修改(續(xù)1)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。直接在實(shí)體模型加載的優(yōu)點(diǎn):57.2荷載施加及修改(續(xù)2)無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)體的載荷自動轉(zhuǎn)化到其所屬的節(jié)點(diǎn)或單元上FEA模型沿線均布的壓力

均布壓力轉(zhuǎn)化到以線為邊界的各單元上67.2荷載施加及修改(續(xù)3)實(shí)體模型加載:MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural77.2荷載施加及修改(續(xù)4)在關(guān)鍵點(diǎn)施加位移約束:

MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural>-Displacement>OnKeypointsExpand功能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)上例要固定一邊，只要拾取關(guān)鍵點(diǎn)1、2,并設(shè)置allDOFs=0和KEXPND=yes.K1K2類似地，可以在線和面上施加位移約束，但沒有Expand功能選項(xiàng)。87.2荷載施加及修改(續(xù)5)加載面力載荷：MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural>-Pressure>OnLines僅輸入一個數(shù)值即為均布壓力注意：壓力數(shù)值為正表示其方向指向作用面輸入兩個數(shù)值則定義線布壓力97.2荷載施加及修改(續(xù)4)500JL3500

I1000JL3500

IL31000I500J線布壓力載荷沿起始關(guān)鍵點(diǎn)(I)線性變化到第二個關(guān)鍵點(diǎn)(J)。

如果加載后坡度的方向相反,將兩個壓力數(shù)值對調(diào)即可。VALI=500VALI=500VALJ=1000VALI=1000VALJ=500加載面力載荷（續(xù)）：107.2荷載施加及修改(續(xù)5)校驗(yàn)載荷通過

plotting

畫出載荷:UtilityMenu:PlotCtrls>Symbols...實(shí)體模型載荷顯示在幾何模型上(體、面、線或關(guān)鍵點(diǎn))有限元模型載荷在畫節(jié)點(diǎn)或單元時顯示或通過listing列表載荷:UtilityMenu:List>Loads117.2荷載施加及修改(續(xù)6)注意:在實(shí)體模型上施加的載荷，只有到求解初始化時，才會被自動轉(zhuǎn)化到有限元模型中的節(jié)點(diǎn)和單元上。但也可以不進(jìn)行求解，通過執(zhí)行以下操作將實(shí)體模型上的載荷轉(zhuǎn)化到有限元節(jié)點(diǎn)和單元上:MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Operate>-TransfertoFE>127.2荷載施加及修改(續(xù)7)刪除載荷MainMenu:Solution>-DefineLoads>-DeleteAllLoadData

選項(xiàng)可同時刪除模型中的任一類載荷。Structural下單列的各選項(xiàng)則只刪除模型選定的載荷。當(dāng)實(shí)體模型被刪除時,ANSYS將自動刪除其上所有的載荷。但在刪除由兩關(guān)鍵點(diǎn)擴(kuò)展形成的位移約束時例外！此時程序只刪除兩關(guān)鍵點(diǎn)上的約束，

而加載時擴(kuò)展形成的中間節(jié)點(diǎn)的約束必須用手工刪除。137.3荷載步及時間選項(xiàng)一個載荷步是指邊界條件和載荷選項(xiàng)的一次設(shè)置，用戶可對此進(jìn)行一次或多次求解。一個分析過程可以包括：單一載荷步（常常這是足夠的）多重載荷步有三種方法可以用來定義并求解多載荷步多次求解方法載荷步文件方法向量參數(shù)方法7.3荷載步及時間選項(xiàng)14多次求解方法它是三種方法中最易理解的方法缺點(diǎn)：用戶必須等到每一次求解完成后才能定義下一次載荷步（除非使用批處理方法）注意：只有在不離開求解過程時，此方法才有效。否則，必須指示程序進(jìn)行重啟動為了使用多次求解方法：定義第一個載荷步并存盤進(jìn)行求解不要退出求解器，按需要為第二次求解改變載荷步并存盤進(jìn)行求解不要退出求解器，繼續(xù)進(jìn)行步驟3和步驟4直到所有的載荷步完成進(jìn)行后處理7.3荷載步及時間選項(xiàng)(續(xù)1)15載荷步文件方法當(dāng)用戶想離開計(jì)算機(jī)時，使用此方法求解多重載荷步是很方便的程序?qū)⒚總€載荷步寫到一個載荷步文件，此文件名為jobname.sxx（sxx為載荷步號），然后使用一條命令，讀進(jìn)每個載荷步文件并開始求解

為了使用載荷步文件方法：1.定義第一個載荷步2.寫荷載步文件：

MainMenu:Solution>LoadStepOpts>WriteLSFile(Jobname.sxx)3.為了進(jìn)行第二次求解按需要改變載荷條件4.寫到第二個文件5.利用載荷步文件進(jìn)行求解

MainMenu:Solution>-Solve-FromLSFiles(Jobname.sxx)…7.3荷載步及時間選項(xiàng)(續(xù)2)16使用向量參數(shù)方法主要用于瞬態(tài)和非線性穩(wěn)－靜態(tài)分析。使用向量參數(shù)和循環(huán)語句來定義一個載荷隨時間變化的表*DO,FYVAL,1,10,1*DIM,LOADVALS,,5F,1,FY,FYVALLOADVALS(1)=1,2,3,5,7SOLVE*DO,II,1,5,1*ENDDOF,1,FY,LOADVALS(II)SOLVE *ENDDO7.3荷載步及時間選項(xiàng)177.4求解器選擇及求解求解器

的功能是求解關(guān)于結(jié)構(gòu)自由度的聯(lián)立線性方程組-這個過程可能需要花費(fèi)幾分鐘(1,000個自由度)到幾個小時或者幾天(100,000-1,000,000自由度)，基本上取決于你所用計(jì)算機(jī)的速度。對于簡單分析，可能需要一、兩次求解。對于復(fù)雜的瞬態(tài)或非線性分析，可能需要進(jìn)行幾十次、幾百次、或者甚至幾千次求解。ANSYS提供了三個求解器用于一般求解：波前求解器（Frontalsolver）和

PCG求解器（

PCGsolver）（預(yù)條件共扼梯度,或者“Power求解器”）。稀疏矩陣求解器（Sparsesolver）

也可以使用，主要用于非線性問題。June3,1996187.4求解器選擇及求解（續(xù)1）波前(Wavefront)求解器波前求解器經(jīng)常發(fā)出“主對角值”或“主元”為小或負(fù)的警告或錯誤信息，指出求解發(fā)生奇異。任何一條信息都指出某個特定的自由度從你的約束中忽略掉。Power求解器Power求解器不檢驗(yàn)求解的奇異問題。存在奇異的情況下，它仍可以計(jì)算求解，或者結(jié)果不收斂，但仍然進(jìn)行所有的PCG迭代計(jì)算，并輸出錯誤信息。June3,1996197.4求解器選擇及求解（續(xù)2）求解前的模型檢查在求解初始化前，應(yīng)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)檢查，包括下面內(nèi)容:統(tǒng)一的單位單元類型和選項(xiàng)材料性質(zhì)參數(shù)考慮慣性時應(yīng)輸入材料密度熱應(yīng)力分析時應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)實(shí)常數(shù)(單元特性)單元實(shí)常數(shù)和材料類型的設(shè)置實(shí)體模型的質(zhì)量特性(Preprocessor>Operate>CalcGeomItems)模型中不應(yīng)存在的縫隙殼單元的法向節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系集中、體積載荷面力方向June3,1996207.4香求解頁器選擇損及求解極（續(xù)3本）求解失緞敗的可劃能原因沒有獲得徐結(jié)果的原役因是什么搞?往伸往是求解螺輸入的模晴型不完整麥或存在錯痛誤，典型跳原因有:約束不夠!(通常出袋現(xiàn)的問題伶)。當(dāng)模型宮中有非線性燦單元(如縫喬隙gaps雄、滑塊sli資der窗s、鉸hin品ges柱、索cab重les等），整體或部焦分結(jié)構(gòu)出禽現(xiàn)崩潰或“松脫”。材料性族質(zhì)參數(shù)鎖有負(fù)值佩,如移密度或角瞬態(tài)熱具分析時佛的比熱濾值。未約束共鉸接結(jié)視構(gòu)，如兩個水磁平運(yùn)動的忘梁單元在飲豎直方向粥沒有約束榴。屈曲-當(dāng)應(yīng)力剛花化效應(yīng)為串負(fù)（壓）袋時，在載優(yōu)荷作用下望整個結(jié)構(gòu)沒剛度弱化牽。如果剛用度減小到盲零或更小守時，求解亭存在奇異掛性，因?yàn)閼颜麄€結(jié)構(gòu)叔已發(fā)生屈濁曲。Jun螞e3蠅,1攀996217.5朋多步稻求解及團(tuán)重啟動留待以后柏結(jié)合實(shí)例尸介紹7.5雀荷載累步及時厚間選項(xiàng)22碩士研究誕生學(xué)位課昂程講義（蛛2008歪）8.遙數(shù)據(jù)后有處理8.1腎創(chuàng)建列表頑及計(jì)算結(jié)賽果的列表者輸出8.2螞計(jì)算扁結(jié)果的辦圖形顯皮示8.3謠時間乓歷程的紗圖形顯桐示8.4愚組合工況漫的結(jié)果輸厚出8.5菜動畫倍顯示24椒Mar丘ch何200弓823通用有園限元程間序AN難SYS誦及應(yīng)用8.數(shù)羞據(jù)后處理ANSY岡S有兩個柴后處理虎器:通用后處膚理器(即“POST誼1”)(即“POST瞧1”)只能觀疾看整個諸模型在畝某一時布刻的結(jié)皇果。時間歷程傭后處理器(即“POST框26”)可觀看抄模型在自不同時壇間的結(jié)往果。對但此后洪處理器都只能用諷于處理休瞬態(tài)和稠/或動強(qiáng)力分析食結(jié)果。June漢3,附199624通用后益處理模襪塊（/POST體7）在進(jìn)入通紀(jì)用后處理榜階段后，艷想畫出分閱析的結(jié)果威，選擇：Plot勻Res嗎ults盒>.想用列堂表的形師式列出紋分析的形結(jié)果，駝選擇：Lis明tR持esu單lts跟>.想要查陷詢某些蜘結(jié)點(diǎn)或革者單元難處的應(yīng)潔力值以觀及其它漢分析選條項(xiàng)，選增擇：Quer適yRe貨sult木s>.8.1猴創(chuàng)建列表醫(yī)及計(jì)算結(jié)君果的列表峰輸出24M舌arch您200踏825通用有擔(dān)限元程糠序AN避SYS浮及應(yīng)用8.1外創(chuàng)建蒙列表及遞計(jì)算結(jié)慰果的列次表輸出8.1凡結(jié)果列表座中的分頁競控制分頁控悲制命令辜：/PAGE/PA右GE,ILI懸NE,ICHA融R,BLIN號E,BCH乓AR示例：/PA父GE,更,最,10拳000!!!!每頁顯衛(wèi)示10幫000吼行每頁顯示的行數(shù)June如3,佩1996268.4組合工況扮的結(jié)果輸詠出ANS駱YS中荷載夏組的定嶼義及荷證載組數(shù)毒據(jù)間的屢運(yùn)算定義荷載組籮：LCD甘EF,功1,1蹤蝶,1!!!!熔!!指定第1荷載步第1子步為荷載組1LCD鐘EF,甚2,2涌,1!!!!盟!!指定第2荷載步胞第1子步為荷載組2LCD隸EF,個3,3輛,1!!!!盈!!指定第3荷載步第1子步為荷載組逗3荷載組昏數(shù)據(jù)操代作：LCFA世CT,1鞭,1.2!!!!錢!!指定第1荷載組縮放因子為1.2LCF捎ACT惹,2,念2.0!