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July 30, 1999 加载 求解 第 9 讲 加载 求解概述 迄今为止, 我们已经知道了如何施加以下类型的荷载: 位移 (DOF 约束) 压力和对流荷载 (表面荷载) 重力(惯性荷载) “结构” 温度 (体荷载) 这些荷载占了五种荷载类型中的4种。在这一章中，我们将讲述剩下的一种荷载 — 集中荷载, 比如应力分析中的结点荷载。 加载 求解…概述 在这一章中我们将就以下问题进行讨论: A. 集中荷载 B. 结点坐标 C. 求解器 D. 多重荷载步 E. 练习 加载 求解A. 力荷载 一个力就是可以在一个节点或关键点处施加的集中荷载(也可以叫 “点荷载”) 和力一样，点荷载适合于线状模型，如梁，桁架，弹簧等。 在实体单元或壳单元中, 点荷载往往引起应力异常，但当您忽略了附近的应力时，它仍然是可接受的。记住，您可以通过选择来忽略附近施加了点荷载的单元。 加载 求解...力荷载 在左下角展示的二维实体单元中，我们注意到在加力位置出现最大应力 SMAX (23,854)。 当在力附近的结点和单元不被选中时，SMAX (12,755) 就会移到底部角点处，这是由于在该角点处约束引起的另一处应力异常。 加载 求解...力荷载 通过不选底部角点附近的结点和单元，您就可以在上孔附近得到预期的应力 SMAX (8,098)。 加载 求解...力荷载 注意，对于轴对称模型: 在全部 360°范围内输入力的值。 同样在全部 360°范围内输出力的值 (反力)。 例如, 设想一个半径为r的圆柱形壳体边缘施加有 P lb/in 的荷载。把这个荷载施加在二维轴对称壳体模形上(比如SHELL51单元), 您就要施加一 2prP的力。 加载 求解...力荷载 施加一个力需要有以下信息: 结点号(您可以通过选取确定) 力的大小 (单位应与您正在使用的单位系统保持一致) 力的方向 — FX, FY, 或 FZ 使用: Solution -Loads- Apply Force/Moment 或命令 FK 或 F 问题: 在哪一个坐标系中 FX, FY, 和FZ 有说明？ 加载 求解B.结点坐标系 所有的力，位移，和其它与方向有关的结点量都可以在结点坐标中说明。 输入量: 力和力矩 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ 位移约束 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ 耦合和约束方程 其它 输出量: 计算出的位移 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ 反力 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ 其它 加载 求解...结点坐标系 结点坐标系和模型中的每个结点有关。 缺省时, 结点坐标系与总体笛卡尔坐标系一致，例如，所有施加的力和位移约束缺省时都是在笛卡尔坐标中。 加载 求解...结点坐标系 必要时，您可以转换结点坐标的方向。 例如: 模拟一个斜的滚动支座。 施加径向力. 施加径向约束 (比如模拟一个承受压力的刚性销)。 加载 求解...结点坐标系 旋转结点坐标分为四步: 1. 选择需要旋转的结点。 2. 激活您要旋转的结点所在的坐标系(或者生成一个局部坐标系)例如：CSYS,1。 3. 选择 Preprocessor Move/Modify -Rotate Node CS- To Active CS, 然后在拾取器中按 [Pick All] 或者使用NROTAT,ALL命令。 4. 激活所有结点。 注意: 当您在非对称边界条件下施加对称约束时，ANSYS 自动旋转边界上的所有结点。 加载 求解...结点坐标系 演示: 恢复 rib.db文件。 把工作平面移至底圆圆心处 (使用关键点的中间位置)。 在工作平面上激活柱坐标系（或建立一个局部坐标系）。 选择半径在 r = 0.35 上的点并画出它们。 在当前激活的坐标系中旋转所有被选择结点的坐标系。 在所有选择的结点上施加一个 UX 位移约束 (或者施加一个 FX 的力)。注意极径方向。 激活笛卡尔坐标系(CSYS,0). 在当前激活的坐标系中旋转所有选择结点的坐标系。 重新画出结点，注意新荷载的方向。 加载 求解C. 求解器 求解器的功能是求解代表结构自由度个数的线性联立方程。 求解的速度主要取决于模型的大小和您的计算机的速度，所用时间可以是几秒，也可以是几小时。 只有一个荷载步的线性静态分析只需一次求解，而非线性或瞬态分析可能需要几十个，几百个甚至几千次求解。 因此，选择求解器的类型是很重要的。 加载 求解...求解器 ANSYS 中可用的求解器可以分为三类: 直接消元 求解器 波前求解器 稀疏求解器 (缺省) 迭代求解器 PCG (预制条件共轭梯度求解器) IC