Ansys基础培训2-4-加载与求解-43

1、Training ManualINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual主要内容主要内容 加载加载 定义载荷定义载荷 检查载荷检查载荷 节点坐标系节点坐标系 求解求解 求解控制求解控制 求解器求解器 多载荷步求解多载荷步求解INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION

2、 TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 含义含义 对模型施加载荷，然后通过求解器计算有限元解。对模型施加载荷，然后通过求解器计算有限元解。 载荷可以在前处理器或求解器中施加。载荷可以在前处理器或求解器中施加。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTR

3、ODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 自由度约束自由度约束(Constrains) -定义自由度值定义自由度值, 如应力分析如应力分析 中的位移或热分析的温度中的位移或热分析的温度 力力/力矩力矩(Force/Moment)-点载荷点载荷, 如力或热流率如力或热流率 表面载荷表面载荷(Pressure)-表面的分布载荷表面的分布载荷, 如压力或对流如压力或对流 体载荷体载荷(Temp)-体或场力，如温度体或场力，如温度(引起热膨胀引起热膨胀)或内部或内部

4、热生成热生成 惯性载荷惯性载荷(Inertia)-由于结构的质量或惯性引起的载荷由于结构的质量或惯性引起的载荷 如重力及旋转角速度如重力及旋转角速度 ANSYSANSYS载荷类型载荷类型INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 可以对实体模型加载或对有限元模型直接加载（节点可以对实体模型加载或对有

5、限元模型直接加载（节点和单元）和单元） 。 实体模型更容易加载，因为可供拾取的实体少。实体模型更容易加载，因为可供拾取的实体少。 而且，实体模型载荷独立于网格。如果改变网格无而且，实体模型载荷独立于网格。如果改变网格无需重新加载。需重新加载。节点约束节点约束FEA 模型模型单元表面施加压力单元表面施加压力节点力节点力线约束线约束实体模型实体模型线上施加压力线上施加压力关键点上的力关键点上的力INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.

6、0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 无论怎样加载，求解器都要求载荷加在有限元模型上。无论怎样加载，求解器都要求载荷加在有限元模型上。因此，在求解时加在实体模型上的载荷，将自动转化因此，在求解时加在实体模型上的载荷，将自动转化到有限元模型上。到有限元模型上。 在求解之前，通过使用在求解之前，通过使用Solution Solution Define load Define load Operate Operate Transfer to FETransfer to FE可以将实体模型载荷转化可以将

7、实体模型载荷转化到有限元模型上。在察看实体模型和有限元模型上所到有限元模型上。在察看实体模型和有限元模型上所有载荷的时候经常用到。有载荷的时候经常用到。例如，如果压力是加在面上，在绘制单元的时候将例如，如果压力是加在面上，在绘制单元的时候将见不到压力，必须通过见不到压力，必须通过SBCTRAN SBCTRAN 命令或者在求解之命令或者在求解之后才能看到。后才能看到。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION

8、 TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 力是施加在节点或关键点的力是施加在节点或关键点的集中载荷（或集中载荷（或“点载荷点载荷”）。）。 点载荷适合于线单元模型，点载荷适合于线单元模型，例如，梁，桁架，翼梁，弹例如，梁，桁架，翼梁，弹簧等。簧等。在实体单元或壳单元中，点在实体单元或壳单元中，点载荷往往引起应力异常，如载荷往往引起应力异常，如忽略点附近应力，结果仍然忽略点附近应力，结果仍然可以接受。请记住：可以通可以接受。请记住：可以通过选择过选择“忽略忽略”施加点载荷施加点载荷的单元。的单元。INTRODUCTION TO

9、 ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual在下面左图所示的二维实体单元中，注意加力位置出现最大应力在下面左图所示的二维实体单元中，注意加力位置出现最大应力 SMAX (24,652)。当不选择力附近的节点单元时，当不选择力附近的节点单元时，SMAX (12,279) 就会移到底部角就会移到底部角点处，这是由该角点处约束引起的另一

10、处应力异常。点处，这是由该角点处约束引起的另一处应力异常。Reflected about x-z planehalf symmetry modelreentry cornerINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 不选底部角点附近的节点和单元，可以在孔附近得到不选底部角点附近的节点和单元，可以在

11、孔附近得到预期的应力预期的应力 SMAX (7,895)。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual注意：对轴对称模型：注意：对轴对称模型： 输入整个输入整个 360上的力的值。上的力的值。 输出值输出值 (反力反力) 也是基于整个也是基于整个 360上的值。上的值。 例如，假定一个半径为例如，假定

12、一个半径为 r 的圆柱形壳体，边缘施加的圆柱形壳体，边缘施加 Plb/in 的载荷，把这个载荷施加在二维轴对称壳模型的载荷，把这个载荷施加在二维轴对称壳模型上上(例如例如 SHELL51 单元单元)，要施加，要施加 2p prP 的力。的力。rP lb/in2prP lbINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training

13、 Manual 面载荷面载荷 压力压力 施加在单元表面，始终垂直于单元表面施加在单元表面，始终垂直于单元表面INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 加载加载 定义载荷定义载荷 检查载荷检查载荷 节点坐标系节点坐标系 求解求解 求解控制求解控制 求解器求解器 多载荷步求解多载荷步求解INTRODU

14、CTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual检查施加的载荷检查施加的载荷 激活载荷符号画图：激活载荷符号画图： Utility Menu PlotCtrls Symbols 或用命令或用命令 - /PBC, /PSF, /PBF 或列表：或列表： Utility Menu List Loads INTRODUCTI

15、ON TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 加载加载 定义载荷定义载荷 检查载荷检查载荷 节点坐标系节点坐标系 求解求解 求解控制求解控制 求解器求解器 多载荷步求解多载荷步求解INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANS

16、YS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual所有的力及其他方向相关的节点量是在节点坐标系下表达的 输入量:力和力矩 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ位移约束 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ耦合及约束方程等等 输出量:计算出的位移UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ反力 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ等等INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUC

17、TION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual节点坐标系依附在模型的每一个节点上节点坐标系依附在模型的每一个节点上缺省，节点坐标系平行于总体笛卡尔坐标缺省，节点坐标系平行于总体笛卡尔坐标系。所有施加的力和位移约束缺省都是按系。所有施加的力和位移约束缺省都是按总体笛卡尔坐标系进行表示的。总体笛卡尔坐标系进行表示的。可以将节点坐标系旋转到任意的局部坐标可以将节点坐标系旋转到

18、任意的局部坐标系上系上XYXnYnXnYnXnYnXnYnINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 必要时，可以把节点必要时，可以把节点坐标系旋转到不同的坐标系旋转到不同的方位。方位。例如：例如： 施加径向力。施加径向力。 施加径向约束（比如施加径向约束（比如模拟一个承受压力的模拟一个承受压力的刚

19、性销）。刚性销）。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 旋转节点坐标系分四步：旋转节点坐标系分四步：1. 选择想要旋转的节点。选择想要旋转的节点。2. 激活旋转节点想要的坐标系激活旋转节点想要的坐标系 (或生成一个局部或生成一个局部坐标系），例如，坐标系），例如， CSYS,1。3. 选择选择

20、Main Menu Preprocessor Modeling Move/Modify Rotate Node CS To Active CS,然后按然后按 Pick All 按钮。按钮。或使用或使用 NROTAT,ALL。4. 重新激活所有节点。重新激活所有节点。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Ma

21、nual演示：演示：恢复恢复 ribmesh.db。把工作平面移至底圆圆心处把工作平面移至底圆圆心处 (使用关键点中间位置使用关键点中间位置)。在工作平面原点建立局部柱坐标系。在工作平面原点建立局部柱坐标系。选择在半径选择在半径 = 0.35 上的节点并画出它们。上的节点并画出它们。旋转所有被选节点的节点坐标系到激活坐标系。旋转所有被选节点的节点坐标系到激活坐标系。在所有被选节点上施加在所有被选节点上施加 UX 位移约束（或加位移约束（或加 FX 力力) ，注意径向方位。，注意径向方位。激活整体直角坐标系激活整体直角坐标系 (CSYS,0)。旋转所有被选节点坐标系到激活坐标系。旋转所有被选节点

22、坐标系到激活坐标系。重新画节点，注意载荷的新方向。重新画节点，注意载荷的新方向。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 加载加载 定义载荷定义载荷 检查载荷检查载荷 节点坐标系节点坐标系 求解求解 求解控制求解控制 求解器求解器 多载荷步求解多载荷步求解INTRODUCTION TO ANSYS

23、 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 设定分析类型设定分析类型 Solution Analysis Type New AnalysisINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 1

24、1.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 设定静态结构分析类型（设定静态结构分析类型（Static）后，通过）后，通过Solution Analysis Type Soln Control控制控制求解选项求解选项 Basic选项卡包括选项卡包括 设定求解类型设定求解类型 时间步长控制时间步长控制 结果输出控制结果输出控制INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTIO

25、N TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual Soln Option选项卡包括选项卡包括 求解器的选择求解器的选择 重启动设置重启动设置INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual

26、Nolinear选项卡：选项卡：在进行非线性分析在进行非线性分析时进行设置时进行设置 非线性求解选项非线性求解选项 平衡迭代控制平衡迭代控制 蠕变控制蠕变控制 时间步长控制时间步长控制 设置收敛准则设置收敛准则INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual Advenced NL选项卡选项卡 分析中止准

27、则分析中止准则 弧长控制弧长控制INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 加载加载 定义载荷定义载荷 检查载荷检查载荷 节点坐标系节点坐标系 求解求解 求解控制求解控制 求解器求解器 多载荷步求解多载荷步求解INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANS

28、YS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual求解器用于求解表征结构自由度的线性求解器用于求解表征结构自由度的线性方程组；方程组；一个载荷步的线性静力分析需要一次这一个载荷步的线性静力分析需要一次这样的求解。非线性或瞬态分析要求几十样的求解。非线性或瞬态分析要求几十上百甚至数千次这样的求解。上百甚至数千次这样的求解。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION

29、 TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualANSYSANSYS的求解器可以分为两种类型的求解器可以分为两种类型: :直接消去求解器 波前(Frontal direct) Sparse direct (稀疏矩阵直接法)迭代求解器 PCG (预条件共轭梯度) ICCG (不完全的乔里斯基共轭梯度) JCG (雅可比共轭梯度)INTRODUCTION TO ANSYS 11.0I

30、NTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training ManualINTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0

31、Training Manual并行求解器 (需特殊授权)AMG (代数多极运算)迭代求解器可以在单处理器或多处理器环境下使用。DDS (Distributed Domain Solver)把大模型分解为小的域，然后把这些小的域送到多处理器中处理。INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 加载加载

32、定义载荷定义载荷 检查载荷检查载荷 节点坐标系节点坐标系 求解求解 求解控制求解控制 求解器求解器 多载荷步求解多载荷步求解INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS 11.0Training Manual 到现在为止，我们已经了解了在一组载荷条件到现在为止，我们已经了解了在一组载荷条件下求解，如单载荷步求解。下求解，如单载荷步求解。 输入或建立模型输入或建立模型 划分网格划分网格 施加载荷施加载荷 求解（单载荷步）求解（单载荷步） 观察结果观察结果INTRODUCTION TO ANSYS 11.0INTRODUCTION TO ANSYS