在ANSYS中施加任意面方向變化載荷的方法

本文格式為Word版，下載可任意編輯——在ANSYS中施加任意面方向變化載荷的方法在任意面施加任意方向任意變化的壓力在某些特別的應(yīng)用場合，可能需要在結(jié)構(gòu)件的某個面上施加某個坐標(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ANSYS表面效應(yīng)單元實現(xiàn)。假使利用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計語言，也可以十分完美地實現(xiàn)此功能，下面通過一個小例子描述此方法。

!!!在執(zhí)行如下加載命令之前,請務(wù)必用選擇命令asel將需要加載的幾何面選擇出來!!!finish/prep7

et,500,shell63press=100e6amesh,allesla,snsla,s,1

!假使載荷的反向是一個特別坐標(biāo)系的方向,可在此建立局部坐標(biāo)系,并將!所有節(jié)點坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到局部坐標(biāo)系下.*get,enmax,elem,,num,maxdofsel,s,fx,fy,fz

fcum,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!此命令用單元真實面積，如用投影面積，請用下幾條命令

!*get,ae,elem,i,aproj,x!此命令用單元X投影面積，如用真實面積，請用上一條命令

!*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)ze=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,nn

f,nelem(i,j),fx,f_n!壓力的作用方向為X方向!f,nelem(i,j),fy,f_n!壓力的作用方向為Y方向!f,nelem(i,j),fz,f_n!壓力的作用方向為Z方向*enddo*endif

esla,s*enddoaclear,all

fcum,repl!!!將力的施加方式還原為缺省的\替代\dofsel,allallsel說明：本信息

在任意面施加任意方向任意變化的壓力在某些特別的應(yīng)用場合，可能需要在結(jié)構(gòu)件的某個面上施加某個坐標(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ANSYS表面效應(yīng)單元實現(xiàn)。假使利用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計語言，也可以十分完美地實現(xiàn)此功能，下面通過一個小例子描述此方法。

!!!在執(zhí)行如下加載命令之前,請務(wù)必用選擇命令asel將需要加載的幾何面選擇出來!!!finish/prep7

et,500,shell63press=100e6amesh,allesla,snsla,s,1

!假使載荷的反向是一個特別坐標(biāo)系的方向,可在此建立局部坐標(biāo)系,并將!所有節(jié)點坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到局部坐標(biāo)系下.*get,enmax,elem,,num,maxdofsel,s,fx,fy,fz

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*get,ae,elem,i,area!此命令用單元真實面積，如用投影面積，請用下幾條命令

!*get,ae,elem,i,aproj,x!此命令用單元X投影面積，如用真實面積，請用上一條命令

!*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)ze=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,,count

f_n=f_tot/nn*do,j,1,nn

f,nelem(i,j),fx,f_n!壓力的作用方向為X方向!f,nelem(i,j),fy,f_n!壓力的作用方向為Y方向!f,nelem(i,j),fz,f_n!壓力的作用方向為Z方向*enddo*endifesla,s*enddoaclear,all

fcum,repl!!!將力的施加方式還原為缺省的\替代\dofsel,all

allsel本信息來源：CAD教育網(wǎng).

ANSYS5.7版本具有函數(shù)加載功能，可以很便利地在模型表面施加函數(shù)變化的各種載荷，在ANSYS5.6版本中，也可以通過變通的方式來實現(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，利用ANSYS的參數(shù)數(shù)組和嵌入函數(shù)知識寫一簡單的命令流，定義好相應(yīng)節(jié)點位置的面載荷值，然后通過在節(jié)點上施加面載荷來完成。

下面以在一圓柱表面施加函數(shù)變化載荷為例：/prep7et,1,45

cyl4,,,0.5,,,,3vsweep,all

asel,s,loc,y,0.01,1

nsla!

*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(1)sf,all,pres,0

利用ANSYS隨機振動分析功能實現(xiàn)隨機疲乏分析

ANSYS隨機振動分析功能可以獲得結(jié)構(gòu)隨機振動響應(yīng)過程的各種統(tǒng)計參數(shù)（如：均值、均方根和平均頻率等），根據(jù)各種隨機疲乏壽命預(yù)計理論就可以成功地預(yù)計結(jié)構(gòu)的隨機疲乏壽命。本文介紹了ANSYS隨機振動分析功能，以及利用該功能，依照Steinberg提出的基于高斯

分布和Miner線性累計損傷定律的三區(qū)間法進行ANSYS隨機疲乏計算的具體過程。

１．隨機疲乏現(xiàn)象普遍存在

在工程應(yīng)用中，汽車、飛行器、船舶以及其它各種機械或零部件，大多是在隨機載荷作用下工作，當(dāng)它們承受的應(yīng)力水平較高，工作達到一定時間后，經(jīng)常會突然發(fā)生隨機疲乏破壞，往往造成災(zāi)難性的后果。因此，預(yù)計結(jié)構(gòu)或零部件的隨機疲乏壽命是十分有必要的。

2．ANSYS隨機振動分析功能介紹

ANSYS隨機振動分析功能十分強大，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PSD鼓舞；

能夠考慮多個PSD鼓舞之間的相關(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；

3．利用ANSYS隨機振動分析功能進行疲乏分析的一般原理

在工程界，疲乏計算廣泛采用名義應(yīng)力法，即以S-N曲線為依據(jù)進行壽命估算的方法，可以直接得到總壽命。下面圍繞該方法舉例說明ANSYS隨機疲乏分析的一般原理。

當(dāng)應(yīng)力歷程是隨機過程時，疲乏計算相對比較繁雜。但已經(jīng)有大量種分析方法，這里僅介紹一種比較簡單的方法，即Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計損傷定律的三區(qū)

間法（應(yīng)力區(qū)間如圖1所示）：

應(yīng)力區(qū)間發(fā)生的時間

-1s~+1s68.3%的時間

-2s~+2s27.1%的時間-3s~+3s4.33%的時間99.73%

大于3s的應(yīng)力僅僅發(fā)生在0.27%的時間內(nèi)，假定其不造成任何損傷。在利用Miner定律進行

疲乏計算時，將應(yīng)力處理成上述3個水平，總體損傷的計算公式就可以寫成：其中：

：等于或低于1s水平的實際循環(huán)數(shù)目（0.6831）；：等于或低于2s水平的實際循環(huán)數(shù)目（0.271）；

：等于或低于3s水平的實際循環(huán)數(shù)目（0.0433）；

,,：根據(jù)疲乏曲線查得的1s、2s和3s應(yīng)力水平分別對應(yīng)許可循環(huán)的次數(shù)。

綜上所述，針對Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計損傷定律的三區(qū)間法的ANSYS隨機疲乏分析