第五章加载与求解(总)讲述.ppt

第五章 加载与求解 5.1 载荷的分类 ANSYS中载荷（Loads）包括边界条件和模型内部或外部的作用力。 按照特性可分为： 位移载荷（DOF约束） 力（集中载荷） 表面载荷 体载荷 惯性载荷 耦合场载荷 5.2 加载与求解菜单 选择分析类型并进行选项设置 施加各种载荷 设置载荷步及其选项 执行求解 5.3 基本求解过程 进入求解器 选择分析类型 设置分析类型选项 施加边界条件与载荷 设置载荷步选项 执行求解 退出求解器 5.3.1 选择分析类型 5.3.2 设置分析类型选项 5.3.3 施加边界条件与载荷 两种施加载荷方式： 1、在实体几何模型上施加载荷； 2、在有限元模型（FEA 模型--节点和单元)上施加载荷； 在关键点处约束 实体模型 沿线均布的压力 在节点加集中力 在节点处约束 实体模型或者有限元模型上施加载荷的对比 注：两种加载方式各有其优缺点，无论是在有限元模型还是在实体几何模型上施加载荷，在执行求解之前，ANSYS程序都会自动将所有的实体几何模型上的载荷自动转化到等效的有限元模型载荷，即将载荷自动转化到其所属的节点或单元上。 加载到实体的载荷自动转化到其所属的节点或单元上 沿线均布的压力 均布压力转化到以线为边界的各单元上 定义载荷设置菜单选项 施加各种载荷的菜单选项 删除各种载荷的菜单选项 载荷操作运算菜单选项 加载菜单 均布温度 参考温度 面载荷的分布梯度 重复加载方式：替代与累加 加载菜单--载荷操作设置 加载菜单--位移载荷施加 自由度是有限元求解过程中的唯一变量，有限元计算最终得到的自由度的值称为基本解。 自由度约束（DOF约束）可施加于节点、关键点、线和面上，用来限制对象某一方向上的自由度。 学科 自由度 ANSYS标识符 结构 分析 平动 UX、UY、UZ 转动 ROTX、ROTY、ROTZ Symmetry B.C.——对称位移约束：固定对称面在其面外的平动自由度和转动自由度，允许对称面在其面内自由平动和自由转动； Antisymm B.C.——反对称位移约束：固定反对称面在其面内的转动自由度和平动自由度，允许在其面外自由转动和平动； 注：如果有限元模型本身具有对称或反对称的特性，则用户可以使用对称或反对称约束来简化模型。 示意图 材料：普通A3钢，弹性模量2×1011Pa，泊松比0.3； 单元类型：Structural Shell –Elastic 4node 63； 厚度：1m； 约束情况：右侧面完全约束 网格单元最大尺寸：2； 均布压力载荷大小：P＝2000N/m； 40 40 R=5 示例一： 简化的有限元模型 对称 反对称 加载菜单--集中载荷（力/力矩）施加 相应标识符：FX、FY、FZ / MX、MY、MZ 加载菜单--表面载荷施加 相应标识符：PRES 表面载荷施加一般有两种常见的分布： 1、均布载荷； 2、线性变化的梯度载荷； 示例二：面载荷的分布梯度 面载荷的梯度决定面载荷施加方式和大小。任意位置上的面载荷大小是由基准位置的面载荷大小、面载荷的梯度以及梯度方向决定。 梯度设置 面载荷类型 斜率/分布梯度数值 梯度方向 施加载荷时压力施加的 基准位置坐标 分布梯度定义的参考坐标系 最后输入的数值为参考位置坐标处的压力值 温度载荷施加 惯性载荷施加 加载菜单--体载荷施加 5.3.4 载荷删除 5.3.5 载荷运算操作 比例缩放有限元模型上的载荷 将实体模型上的载荷转换到有限元模型上 删除载荷文件 5.4 时间、载荷步、载荷子步 载荷变化方式（阶跃加载/逐步加载）、单载荷步、多载荷步 Δt t n=7 几个概念 1、在静态分析和瞬态分析中，无论分析是否依赖于时间，ANSYS都使用时间作为跟踪参数，优点是时间总是单调增加的，并且在所有情况下可以使用一个不变的“计数器”或“跟踪器”。 2、Stepped：表示载荷按照阶梯突变方式变化，则全部载荷施加于第一个载荷子步，且在载荷步的其余部分，载荷保持不变； 3、Ramped：表示载荷按照线性渐变方式变化，则载荷是逐渐增加的，且全部载荷出现在载荷步结束时； 4、依据载荷变化方式可以将整个载荷时间历程划分成多个载荷步，即Load Step，每个载荷步代表载荷发生一次突变或者一次渐变阶段； 5、在载荷步时间段内，载荷增量可以进一步划分成多个子步，即Substep，每个子步内的载荷增量仅仅是当前载荷步内载荷增量的一部分，需经过迭代计算才能得到系统的平衡状态； 载荷步是指分布施加的载荷，可以使用不同的载荷步来施加不同的载荷组合。可以将载荷步理解为一系列不同的载荷配置，ANSYS只计算每个载荷配置下的应力、应变等。一个载荷步是指边界条件和