结构工程仿真技术 (2)ppt课件

1、第6讲 加载与求解 本讲内容：荷载及其施加荷载步及概念求解输出控制求解步之间的操作静态分析求解控制选项屈曲分析求解控制选项模态分析求解控制选项瞬态分析求解控制选项谱分析求解控制选项谐分析求解控制选项.1 ANSYS荷载ANSYS荷载：约束、集中荷载、面荷载、体荷载、惯性荷载、耦合场荷载、初应力等。荷载即可施加在几何模型点、线、面、体上， 也可施加在有限元模型节点、单元上，或者二 者混合运用。施加在几何模型上的荷载独立于有限元网格，不用 为修正网格而重新加载；施加在有限元模型上且要修正网格，那么必需先删除 荷载再修正网格，然后重新施加荷载。不论施加到何种模型上，在求解时荷载全部转换 自动或人工到

2、有限元模型上。.2 施加自在度约束 在构造分析中自在度共有7个，自在度的方向均依从节点坐标系。约束可施加在节点、关键点、线和面上。位置命 令功 能备 注节点D对节点施加自在度约束在当前节点坐标系施加DLIST节点自在度约束列表查看节点自在度约束的详细信息DDELE删除节点自在度约束DSYM对节点施加对称自在度约束施加对称和反对称约束DSCALE比例缩放节点自在度约束值仅用于有限元模型施加的约束DCUM累加节点自在度约束 可替代、累加和忽略3种方式关键点DK对关键点施加自在度约束关键点或关键点之间的节点DKLIST关键点自在度约束列表DKDELE删除关键点自在度约束线DL对线施加自在度约束线上一

3、切节点，可SYMMDLLIST线自在度约束列表DLDELE删除线自在度约束面DA对面施加自在度约束面上一切节点，可SYMMDALIST面约束自在度列表DADELE删除面自在度约束转换DTRAN传到有限元模型上仅仅转换自在度约束SBCTRAN将一切边境条件传送转换自在度约束和荷载.2.1 施加自在度约束-D节点自在度约束及相关命令 对节点施加自在度约束命令：D,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6NODE-拟施加约束的节点号，其值可取ALL、组件名。Lab-自在度标识符，如UX、ROTZ等。如为ALL，那么为一切适用自在

4、度。VALUE-自在度约束位移值或表式边境条件的表格称号。VALUE2-约束位移值的第二个数，如为复数输入时，VALUE为实部，而VALUE2为虚部。NEND,NINC-节点编号范围和编号增量，缺省时NEND=NODE，NINC=1。Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6-其它自在度标识符，VALUE对这些自在度也有效。各自在度的方向用节点坐标系确定，转角约束位移用弧度输入。例如：D,ALL,ALL!对所选节点的全部自在度施加约束D,18,UX,UY,UZ!对节点18的3个平动自在度全部施加约束D,20,UX,1.0e-4!对节点20的UX施加约束，且约束位移值为1.0e-4D,22

5、,UX,0.1,25,UY,ROTY!对节点2225的UX,UY,ROTY施加约束，且位移值均为0.1.2.2 施加自在度约束-DSYM在节点上施加对称和反对称约束命令：DSYM,Lab,Normal,KCNLab-对称标识，如为SYMM那么生成对称约束，如为ASYM那么生成反对称约束。Normal-约束的外表方向标识，普通垂直于参数KCN坐标系中的坐标方向。其值有： =X缺省：外表垂直于X方向，非直角坐标系为R方向； =Y：外表垂直于Y方向，非直角坐标系为方向； =Z：外表垂直于Z方向，球和环坐标系为方向；KCN-用于定义外表方向的整体或部分坐标系的参考号。Normal参 数对称边境条件反对

6、称边境条件2D3D2D3DXUX,ROTZUX,ROTZ,ROTYUYUY,UZ,ROTXYUY,ROTZUY,ROTZ,ROTXUXUX,UZ,ROTYZ-UZ,ROTX,ROTY-UX,UY,ROTZ.2.3 施加自在度约束-DK关键点自在度约束及相关命令命令：DK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2,KEXPND,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6KPOI-关键点编号，也可取ALL或元件名。其他参数同D命令中的参数。列表和删除关键点自在度约束的命令分别为：列表：DKLIST,KPOI删除：DKDELE,KPOI,Lab例如：DK,ALL,ALL!约束所选择全部关键点

7、的全部自在度DK,1,UY!对关键点1施加UY自在度约束DK,2,UX,0.01,UY,ROTZ!对关键点2的UX,UY,ROTZ施加约束，且位移值均为0.01.2.3 施加自在度约束-DL对线施加自在度约束命令：DL,LINE,AREA,Lab,Value1,Value2LINE-线编号，也可为ALL缺省或元件名。AREA-包含该线的面编号，并假定对称与反对称面垂直于该面，且线位于对称或 反对称面内，缺省为包含该线的所选择面中的最小编号。如不是对称或 反对 称约束，那么此面号无意义。Lab-自在度标识符，其值可取： =SYMM：对称约束，按DSYM命令的方式生成； =ASYM：反对称约束，按

8、DSYM命令的方式生成； =UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ,WRAP：各自在度约束； =ALL：一切适宜的自在度约束与单元相关。Value1-自在度约束位移值或表格边境条件的表格称号。表格边境条件仅 对UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ有效，且Value1=%tabname%。Value2-仅对FLOTRAN分析时有用，对构造分析无意义。该命令对线上的一切节点施加自在度约束。列表和删除线上自在度约束的命令分别为：列表：DLLIST,LINE删除：DLDELE,LINE,Lab.2.3 施加自在度约束-DL!EX4.2 对线施加约束并转换finish$/clear$/

9、prep7et,1,95$blc4,10,10,10!定义单元类型、创建长方体dl,7,ux,0.1!线7施加UX自在度约束，位移值为0.1dl,5,all!线5施加全部自在度约束dl,11,6,symm!线11施加对称约束，面号为6dl,10,6,asym!线10施加反对称约束，面号为6dl,6,symm!线6施加对称约束，面号缺省DLLIST!列表显式线约束信息esize,2$vmesh,all!划分单元dtran$DLIST!转换约束到有限元模型，并列表显示.2.3 施加自在度约束-DL.2.3 施加自在度约束-DL.2.4 施加自在度约束-DA对面施加自在度约束命令：DA,AREA,L

10、ab,Value1,Value2其中AREA为拟施加约束的面号，也可为ALL或元件名，其他同DL命令中的参数。该命令对面上的一切节点施加自在度约束。列表和删除面上自在度约束的命令分别为：列表：DALIST,AREA删除：DADELE,AREA,Lab约束转换命令 仅转换约束自在度命令：DTRAN 边境条件和荷载转换命令：SBCTRAN 这两命令将几何模型施加的约束和荷载转换到有限元模型上。也可不执行这两个命令而在求解时由系统自动转换。.2.5 施加自在度约束冲突当施加在各种图素上的自在度约束发生冲突时：DK命令改写DL命令，DL命令改写DA命令。施加在较大编号图素上的约束改写较低编号上的。冲突

11、的处置与命令执行的前后顺序没有关系，但当 发生冲突时，系统会发出警告信息。同时施加几何模型和有限元模型时，系统也会发出 警告信息。.3 施加集中荷载集中荷载及标识符为力FX,FY,FZ及力矩MX,MY,MZ。位置命 令功 能备 注节点F对节点施加集中荷载在当前节点坐标系施加FLIST节点集中荷载列表查看节点集中荷载详细信息FDELE删除节点集中荷载FSCALE比例缩放节点集中荷载仅适用于有限元模型FCUM累加节点集中荷载可替代、累加和忽略3种方式关键点FK对关键点施加集中荷载FKLIST关键点集中荷载列表FKDELE删除关键点集中荷载转换FTRAN将几何模型上的集中荷载传到有限元模型上仅仅转换

12、集中荷载SBCTRAN将几何模型上的一切边境条件传到有限元模型转换自在度约束和荷载.3.1 施加集中荷载-F施加节点集中荷载命令：F,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINCNODE-节点编号，也可为ALL或元件名。Lab-集中荷载标识符，如FX,FY,FZ,MX,MY,MZ其中任一。VALUE-集中荷载值或表式边境条件的表格称号。VALUE2-集中荷载值的第二个数， 如为复数输入时，VALUE为实部，而VALUE2为虚部。NEND,NINC-节点编号范围和编号增量。节点集中荷载列表：FLIST删除节点集中荷载：FDELEf,1,fy,-10.3.2 施加集中荷载-FK施

13、加关键点集中荷载命令：FK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2其中KPOI为关键点号，也可取ALL或元件名。其他参数同F。列表与查看命令：FKLIST命令和FKDELE。转换命令：FTRAN仅将集中荷载转换到有限元模型的节点上。不论在何种模型上施加集中荷载，都与节点坐标系相关。假设尚没有生成有限元模型，因无节点存在，对节点坐标系操 作无效，所施加的荷载仅与总体坐标系相关。假设几何模型和有限元模型同时存在，那么节点坐标系的设置就 有效。不论是在何时何模型上施加的荷载，假设节点坐标系重 新设置了，那么荷载也跟着一并改动。所以在改动节点坐标系时 应慎重，以防止出现错误。.4 施加面荷载构造分

14、析中的面荷载为压力，其标识符为PRES。虽然线分布荷载和面分布荷载都称为压力，但对不同的单元类型，其荷载单位不同。对于2D面单元，无论面荷载施加在单元边或边境限LINE，其荷载单位都是“力/面积。对于SHELL单元，施加中面法向的面荷载单位为“力/面积，而单元边或单元边境限上的面荷载单位为“力/长度。对于梁单元，其分布荷载单位为“力/长度，单元端部荷载单位为“力。对于3D实体单元，其面荷载的单位为“力/面积。.4 施加面荷载位置命 令功 能备 注节点SF对节点群施加面荷载由节点群确定面SFSCALE比例缩放节点群面荷载仅适用于有限元模型SFCUM累加节点群面荷载可替代、累加和忽略3种方式SFF

15、UN定义节点号与面荷载的函数关系也可用于单元加载命令SFGRAD定义面荷载的梯度也用于单元、线、面加载命令SFLIST节点群面荷载列表SFDELE删除节点群面荷载单元SFE在单元上施加面荷载单元的任一面，各节点可不等SFBEAM在梁单元施加面荷载分布荷载、跨间集中荷载等SFELIST单元面荷载列表SFEDELE删除单元面荷载线SFL在线上施加面荷载2D面单元、壳单元SFLLIST线上面荷载列表SFLDELE删除线上面荷载面SFA在面上施加面法向的面荷载3D体单元、壳单元SFALIST面上面荷载列表SFADELE删除面上面荷载转换SFTRAN将面荷载传到有限元模型上仅仅转换面荷载SBCTRAN将

16、一切边境条件传到有限元模型.4.1 施加面荷载-SF对节点群施加面荷载命令：SF,Nlist,Lab,VALUE,VALUE2Nlist-节点群，可取ALL或元件名。Lab-面荷载标识符，构造分析为PRES。VALUE-面荷载值或表格型面荷载的表格称号。VALUE2-复数输入时面荷载值的第二个值。对单个节点不能运用该命令。对3D体单元面，由Nlist节点群可以确定多少个单元面就施加多少单元面与几何面无关，与单元能否被单独选择无关。利用该命令可以处理大面上部分加载的问题。对于2D面单元，当在单元外部边境不是单元边上加载时，可仅选择外部边境上的节点群即可加载；当节点群不在单元外部边境时，尚须单独选

17、择包含这些节点的单元，否那么不予施加。面荷载的方向与单元面平行，且指向单元面边境。该特点对于单元周边施加一样面荷载时比较简单，当然也可施加单元任一边的面荷载，但稍稍费事些。.4.1 施加面荷载-SF!EX4.4A 3D单元SF加载例如finish$/clear$/prep7et,1,95$blc4,10,10,20!定义单元类型，创建长方体esize,4$vmesh,all!定义单元网格数目，划分单元网格asel,s,loc,y,10!选择Y=10的几何面nsla,s!选择与面相关的节点，但不包含面边境节点sf,all,pres,1000!施加节点群压力荷载力/面积，仅4个单元面asel,s,

18、loc,z,20!选择Z=20的面nsla,s,1!选择与面相关的一切节点sf,all,pres,1000!施加节点群压力荷载力/面积，一切单元面.4.2 施加面荷载-SFE在单元上施加面荷载命令：SFE,ELEM,LKEY,Lab,KVAL,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4ELEM-拟施加面荷载的单元号，也可为ALL或元件名。LKEY-与面荷载相关的荷载控制参数，缺省为1，参见每个单元的协助。Lab-面荷载标识符，构造分析为PRES。KVAL-当Lab=PRES时， KVAL=0或1表示VAL1VAL4为压力的实部 KVAL=2表示VAL1VAL4为压力的虚部。VAL1-第一个面荷载值

19、或表格边境条件称号，比较典型的是在面上的第1个 节点上，节点的顺序在单元中明确地给定。VAL2VAL4-为面上节点的第2、3、4个面荷载值，假设为空，那么与VAL1 相等；假设为0或其它空值那么均为0；SF和SFE比较而言，SF施加的面荷载对各节点是等值的除非运用SFFUN定义，而SFE可施加各节点不等值和等值两种面荷载。普通而言，对于经过几何模型生成的有限元模型，经过SFL和SFA命令施加荷载更加便利，且不易出错。.4.3 施加面荷载-SFBEAM在梁单元施加面荷载命令：SFBEAM,ELEM,LKEY,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2J,IOFFST,JOFFSTELEM-

20、拟施加面荷载的单元号，也可为ALL或元件名。LKEY-荷载面号 (缺省为1)，在每个梁单元的协助中有阐明。Lab-面荷载标识符，构造分析为PRES。VALI,VALJ-节点I和J附近的荷载数值。如VALJ为空那么与 VALI一样，否那么为其输入值。VAL2I,VAL2J-当前未启用。IOFFSET-VALI荷载值的作用点分开I节点的间隔。JOFFSET-VALJ荷载值的作用点分开J节点的间隔。 该命令是对梁单元BEAM系列施加单元荷载的独一命令，施加到梁单元线LINE上的荷载不能转换到有限元模型。梁单元荷载有线性分布荷载、部分线性分布荷载、跨间集中力三种。对于梁单元的垂直和切向分布荷载其单位为

21、“力/长度，而对于端部荷载那么为“力。.4.3 施加面荷载-SFBEAM线性分布荷载：如节点I和节点J的横向分布集度分别为q1和q2，那么命令为：sfbeam,elem,1,pres,q1,q2部分线性分布荷载，q1到节点I的间隔为a1，q2到节点J的间隔为a2, 那么命令为：sfbeam,elem,1,pres,q1,q2,a1,a2跨间集中力：设集中力为p1,到节点I的间隔为a1，那么命令为： sfbeam,elem,1,pres,p1,a1,-1 !留意JOFFSET必需设为-1 一切荷载均相对于单元而言，对每个单元可施加多个LKEY不同的荷载，但对于同一LKEY值，只能施加一种。如BE

22、AM3单元，LKEY=1为垂直单元轴线的荷载，LKEY=2为平行单元轴线的分布荷载，而LKEY=3或4时为单元端部面荷载力；同时可利用keyopt(10)设置长度或长度比确定IOFFSET或JOFFSET。.4.3 施加面荷载-SFBEAM!EX4.7 在梁单元上施加荷载finish$/clear$/prep7et,1,beam3!定义单元类型k,1$k,2,10$l,1,2!创建关键点和线esize,10$lmesh,all!定义单元数目，划分单元/pnum,elem,1!设置单元号显示sfbeam,3,1,pres,50,100!单元3施加垂直线性分布荷载，值分别为50和100sfbeam

23、,5,1,pres,100!单元5施加垂直均布荷载，值为100sfbeam,7,1,pres,50,100,0.2,0.1!单元7施加垂直部分线性分布荷载，值为50和100!50间隔I节点0.2，100间隔J节点为0.1sfbeam,9,1,pres,100,0.4,-1 !单元9施加集中荷载100，间隔I节点0.4sfbeam,3,2,pres,50,100,0.2,0.1!单元3施加切向部分线性分布荷载.4.4 施加面荷载-SFL在线上施加面荷载命令：SFL,LINE,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2JLINE-拟施加荷载的线号，也可为ALL或元件名。Lab-面荷载标识符，

24、构造分析为PRES。VALI-线始端关键点处的面荷载值，也可为表格型边境条件的表格名。VALJ-线末端关键点处的面荷载值，也可为表格型边境条件的 表格名。如为空缺省与VALI相等，否那么采用输入数据。VAL2I,VAL2J-复数输入时的虚部，VALI和VALJ那么为实部。 该命令仅对2D面单元的边境线、轴对称单元本身、壳单元边境线有效，对3D实体单元的线无效。 对于2D面单元，其输入的面荷载值为“力/面积；而对壳单元，其输入的面荷载值为“力/长度 。.4.5 施加面荷载-SFA在面上施加面荷载命令：SFA,AREA,LKEY,Lab,VALUE,VALUE2AREA-拟施加面荷载的面号，也可为

25、ALL或元件名。LKEY-荷载施加的面号 (缺省为1)。假设面为体单元的外表， 那么LKEY将被忽略；对壳单元LKEY可取1或2，而其 它 值无效，单元协助中有详细阐明。Lab-面荷载标识符，构造分析为PRES。VALUE-面荷载值，也可为表格称号。VALUE2-对构造分析无意义。 该命令对壳单元和3D体单元的面施加法向面荷载，对2D面单元无效。.4.5 施加面荷载-SFA/prep7$et,1,95$blc4,20,20,40esize,5$vmesh,1sfa,4,pres,10$aplot !图/psymb,pres,norm,2$aplot !图Sftran$eplot !图/PNUM

26、,SVAL,1$eplot !图.4.6 施加面荷载-SFGRAD定义面荷载梯度命令：SFGRAD,Lab,SLKCN,Sldir,SLZER,SLOPELab-面荷载标识符，构造分析为PRES。SLKCN-斜率坐标系的参考号，缺省为0总体直角坐标系。Sldir-在SLKCN坐标系中梯度或斜率的方向，其值可取：=X缺省：沿X方向的斜率，对非直角坐标系为R方向；=Y：沿Y方向的斜率，对非直角坐标系为方向；=Z：沿Z方向的斜率，对球或环坐标系为方向；SLZER-斜率基值为0的坐标位置。如为角度那么单位为度，假设奇点在180 那么SLZER在180之间，假设奇点在0，那么SLZER在0360之间。S

27、LOPE-斜率值，即单位长度或单位角度的荷载值，沿Sldir正方向递增为正，递减为负。定义的梯度仅在当前被激活，后面定义的梯度将替代前面的。一旦设定了荷载梯度，那么对随后的荷载施加命令都有效。取消荷载梯度，无参数的SFGRAD命令命令SFGRAD,STAT可显示当前的形状。该命令不能对PIPE系列单元施加梯度荷载，且该命令不能采用表格型边境条件。SFSUM仅对节点群荷载有效SF命令施加的荷载，对于SFE、SFL及SFA无效。.4.6 施加面荷载-SFGRAD SFGRAD所定义的梯度斜率可为随后的SF、SFE、SFL和SFA命令运用，每个节点处的荷载按下式计算： CVALUE=VALUE+(S

28、LOPE(COORD-SLZER)其中VALUE是命令SF、SFE、SFL和SFA中的参数值(SLZER处的值)，COORD为各节点处的坐标。通常知道C1和C2处的PRES1和PRES2，那么可： SLZER=C1 基点位于C1处 VALUE=PRES1 SLOPE=(PRES2-PRES1)/(C2-C1) 即：SFGRAD,PRES,Y,C1,SLOPE SF,ALL,PRES,VALUE.4.6 施加面荷载-梯度荷载!EX4.9 利用荷载梯度在直角坐标系下的施加方法FINISH$/CLEAR$/PREP7et,1,82$blc4,10,60!定义单元类型，创建面esize,2$amesh

29、,all!定义单元尺寸，划分网格/PSF,PRES,NORM,2!设置荷载显示方式!定义荷载梯度，SLZER=0，沿Y正方向递减5单位/长度sfgrad,pres,y,0,-5nsel,s,loc,x,0!选择X=0，且Y=040的节点群nsel,r,loc,y,0,40!对节点群施加面荷载，基值Y=SLZER=0处为600sf,all,pres,600!上述结果：Y=0处为600，Y=40处为600+(40-0)(-5)=400!再重新定义梯度荷载，SLZER=30，斜率为-20sfgrad,pres,y,30,-20nsel,s,loc,x,10!选择X=10的节点群!对节点群施加面荷载，

30、基值Y=SLZER=30处为0sf,all,pres,0allsel$eplot.4.7 施加面荷载-外表效应单元外表效应单元施加面荷载 如前所述，施加具有LKEY参数的面荷载与单元类型相关， 对于2D面单元仅可在单元边上或边境上施加平行于单元面的荷载； 对于3D体单元，仅可施加单元面法向面荷载； 对于3D壳单元，可施加单元面法向面荷载和在单元边上或边境上施加平行于单元面的荷载。 但有时所要施加的荷载不属于上述情况，例如面的切向荷载或其它非法向面荷载等，此时可运用外表效应单元覆盖所要施加荷载的外表，并用这些单元作为“管道施加所需荷载。 如2D面单元和3D单元可分别运用SURF153单元和SUR

31、F154单元施加面荷载。.4.7 施加面荷载-外表效应单元finish$/clear$/prep7et,1,solid95$et,2,surf154 !定义SOLID95单元和外表效应单元surf 154blc4,10,10,40!创建长方体esize,5$vmesh,all!定义单元尺寸，划分网格/psf,pres,tany,2!设置压力显式方式单元坐标系Y切向nsel,s,loc,y,10!选择Y=10的一切节点type,2$esurf!设置单元类型2,生成外表效应单元esel,s,type,2!选择单元类型为2的单元外表效应单元sfe,all,3,pres,100!施加LKEY=3的面荷

32、载切向allsel!可查看单元荷载求解过程与SURF154无关.5 施加体荷载 在构造分析中，ANSYS的体荷载只需温度，标识符TEMP。位置命 令功 能位置命 令功 能节点BF对节点施加体荷载单元BFE在单元上施加体载BFSCALE比例缩放节点体荷载BFESCALE比例缩放单元体载BFCUM累加节点体荷载BFECUM累加单元体荷载BFUNIF一切节点施加均布体载BFELIST单元体荷载列表BFLIST节点体荷载列表BFEDELE删除单元体荷载BFDELE删除节点体荷载线BFL在线上施加体荷载关键点BFK在关键点上施加体荷载BFLLIST线上体荷载列表BFKLIST关键点上体荷载列表BFLDE

33、LE删除线上体荷载BFKDELE删除关键点上体荷载体BFV在体上施加体荷载面BFA在面上施加体荷载BFVLIST体上体荷载列表BFALIST面上体荷载列表BFVDELE删除体上体荷载BFADELE删除面上体荷载转换BFTRAN体荷载转换.5 施加体荷载几个主要的体荷载施加命令如下：BF,NODE,Lab,VAL1BFE,ELEM,Lab,STLOC,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4BFK,KPOI,Lab,VAL1BFL,LINE,Lab,VAL1BFA,AREA,Lab,VAL1BFV,VOLU,Lab,VAL1 其运用方法与面荷载施加命令类似，例如第1个参数均为图素编号，也可为ALL

34、或元件名；第2个参数Lab=TEMP或FLUE；VAL1VAL4为体荷载值，其中VAL2VAL4为单元不同位置上的体荷载值；STLOC为VAL1指定一个对应的起始位置。 .6 施加惯性荷载惯性荷载有加速度、角速度和角加速度。命 令功 能备 注ACEL对物体施加加速度在总体直角坐标系下OMEGA对旋转物体施加角速度在总体直角坐标系下DOMEGA对旋转物体施加角加速度在总体直角坐标系下CGLOC定义参考坐标系原点相对于总体直角坐标系CGOMGA施加参考坐标系下的角速度在参考坐标系下DCGOMG施加参考坐标系下的角加速度在参考坐标系下CMOMEGA在单元元件上施加参考坐标系下的角速度绕参考坐标系旋转

35、轴CMDOMGA在单元元件上施加参考坐标系下的角加速度绕参考坐标系旋转轴IRLF惯性释放计算见4.2.1中的引见STAT,INRTIA列表显式惯性荷载.6 施加惯性荷载惯性荷载无删除命令，要删除惯性荷载，需将荷载值 设为0，且为斜坡荷载。ACEL、OMEGA和DOMEGA命令分别用于施加在 总体直角坐标系中的加速度、角速度和角加速度。ACEL命令施加的是加速度不是重力场，因此要施加 -Y方向的重力场，必需施加一个Y方向的加速度。ACEL命令及运用方法，命令如下：命令：ACEL, ACELX, ACELY, ACELZ其中ACELX, ACELY, ACELZ分别为总体直角坐标系X轴、Y轴和Z轴

36、的构造线加速度值。.7 初应力荷载及施加 初应力Initial Stress可以指定为一种“荷载进展施加，但仅在静态分析和全瞬态分析中可以运用，可以用于线性分析或非线性分析。 初应力荷载只能在第一个荷载步中施加，且ANSYS支持初应力荷载的单元类型有：PLANE2、PLANE42、PLANE82、PLANE182、PLANE183、SOLID45、SOLID92、SOLID95、SOLID185、SOLID186、SOLID187、SHELL181、SHELL208、SHELL209、LINK180、BEAM188、BEAM189。 初应力荷载是单元坐标系下的值，假设单元坐标系与总体坐标系不同

37、应谨慎。初应力荷载只能在求解层施加。初应力荷载的施加采用覆盖方式，即多次施加时后面命令结果覆盖前面的命令结果。 初应力荷载施加在被选择的单元上，假设单元选择集为空或不选择某些单元，那么不施加初应力荷载到这些单元上。.7.1 初应力荷载施加命 令功 能备 注ISTRESS施加初始常应力荷载在求解层运用ISFILE从文件施加初应力荷载在求解层运用USTRESS用户子程序施加初应力荷载可参考用户子程序ISWRITE生成初应力文件在求解层运用施加初始常应力荷载命令：ISTRESS,Sx,Sy,Sz,Sxy,Syz,Sxz,MAT1,MAT2,MAT3,MAT4,MAT5,MAT6,MAT7,MAT8,

38、MAT9,MAT10Sx,Sy,Sz,Sxy,Syz,Sxz-初始的常应力值。MAT1MAT10-初应力拟施加到的资料编号，如没有指定，那么施加到一切资料上。 该命令对所选择的单元施加一组初始常应力值。.7.2 初应力荷载施加从文件施加初应力荷载命令：ISFILE,Option,Fname,Ext,-,LOC,MAT1,MAT2,MAT3,MAT4,MAT5,MAT6,MAT7,MAT8,MAT9,MAT10Option-初应力荷载操作控制参数，其值可取：=READ缺省：从文件读入初应力数据；=LIST：列出曾经读入的初应力；=DELE：删除曾经读入的初应力。Fname-当Option=REA

39、D时，Fname为一目录和文件名。 当Option=LIST或DELE时，Fname为列表或删除单元 编号上的初应力。Ext-文件扩展名或层号，当Fname为空时，Ext缺省为“IST。 如Option=LIST或DELE那么Ext为层壳单元的层号。MAT1MAT10-初应力拟施加到的资料编号。.7.2 初应力荷载施加LOC-总体位置标志，确定每个单元内初应力要施加的位置， 其值可取：=0缺省：在单元质心上施加初应力；=1：单元积分点上施加初应力；=2：在单元指定位置上施加初应力。即由初应力文件确 定将初应力荷载施加到什么位置，此时各个单元施 加的位置可以不一样。=3：常应力形状。用初应力文件

40、中的第一个应力数据将 一切单元初始化为一个常应力。该命令对所选择的单元施加初应力荷载，初应力的单元号与所选择的单元号相对应。.7.3 生成初应力文件生成初应力文件命令：ISWRITE,Switch其中Switch参数控制初应力文件能否生成文件，其中可取： ON：以任务文件及扩展名IST生成初应力文件，并写入数据； OFF：不生成初应力文件。 该命令仅在求解层有效，假设已有同名文件存在那么覆盖之。该命令不支持CDWRITE命令。 用ISWRITE命令写出的应力为单元积分点应力，对于非线性分析，写入的应力数据为收敛后应力；对于线性分析，为求解完成后的应力。因此其初应力文件标志区数据总为eis,el

41、emno,1，其中elemno为单元号，而1表示为积分点应力的位置标识。 在用ISFILE命令读入时，假设位置标志为0，那么采用各单元的第一个应力记录；假设位置标志为2，那么采用初应力文件中的位置标志即1；假设位置标志为3，那么采用应力文件的第一个应力数据。.7.3 生成初应力文件!EX4.12 初应力荷载finish$/clear$/filname,colu1$/prep7!定义任务文件名为colu1et,1,plane82$mp,ex,1,2e5$mp,nuxy,1,0.3!定义单元类型和资料属性blc4,1,10$esize,2$amesh,all!创建面，定义网格尺寸，划分网格nsel

42、,s,loc,y,0$d,all,uy$d,1,ux!施加束条件nsel,s,loc,y,10$sf,all,pres,-10!施加节点面荷载allsel$finish/solu$iswrite,on!进入求解层，翻开初应力文件生成开关solve$finish!求解生成初应力文件在当前任务目录中.7.3 生成初应力文件! * INITIAL STRESS FILE colu1.ist !INITIAL STRESS RECORD FOR ELEMENT 1! SX SY SZ SXY SYZ SXZeis, 1,1 -0.283773E-12 10.0000 0.00000 -0.189735

43、E-12 0.00000 0.00000 -0.112355E-12 10.0000 0.00000 -0.200682E-12 0.00000 0.00000 0.195843E-12 10.0000 0.00000 -0.162630E-12 0.00000 0.00000 0.200728E-12 10.0000 0.00000 -0.196512E-12 0.00000 0.00000 !INITIAL STRESS RECORD FOR ELEMENT 2! SX SY SZ SXY SYZ SXZeis, 2,1 -0.205613E-12 10.0000 0.00000 -0.5

44、62951E-13 0.00000 0.00000 -0.259348E-12 10.0000 0.00000 -0.316921E-12 0.00000 0.00000 0.501821E-12 10.0000 0.00000 0.263753E-12 0.00000 0.00000 0.525358E-12 10.0000 0.00000 -0.577546E-12 0.00000 0.00000 !INITIAL STRESS RECORD FOR ELEMENT 5! SX SY SZ SXY SYZ SXZeis, 5,1 -0.774758E-11 10.0000 0.00000

45、0.397402E-11 0.00000 0.00000 单元号位置标识Colu1.ist文件格式及内容.7.3 读入初应力文件!为阐明问题，这里重新建模finish$/clear$/filname,colu2$/prep7!定义任务文件名为colu2et,1,plane82$mp,ex,1,2e5$mp,nuxy,1,0.3!定义单元类型和资料属性blc4,1,10$esize,2$amesh,all!创建面，定义网格尺寸，划分网格nsel,s,loc,y,0$d,all,uy$d,1,ux$alls!施加约束条件/solu!进入求解层loc=2!定义位置参数，改动此参数可得到不同的加载效果

46、isfile,read,colu1,ist,loc!从文件colu1.ist中读入初应力并作为荷载施加isfile,list!查看施加的初应力荷载solve!求解并可查看结果.7.4 初应力文件例如 初应力荷载不是施加“应力历史而是一种“荷载。因此对于用ISWRITE命令生成的初应力文件，再用ISFILE命令读入后，当仅有初应力荷载时，其效果是模型中应力为零而位移与原荷载产生的位移反向。 要消除由于初应力荷载引起的位移且坚持模型中应力不变，可将原荷载一并施加，此时模型中应力与原荷载产生的应力一样，但位移场为零位移很小，可以为是零。 一悬臂梁在端部受集中力作用，先生成初应力文件；然后再施加初应力

47、荷载和集中力；计算后可得到荷载作用下的应力场但无位移场。.7.4 初应力文件例如!EX4.13悬臂梁荷载作用下的应力场但无位移场finish$/clear$/filname,cant1$/prep7!定义任务文件名等et,1,PLANE42$mp,ex,1,2e5$mp,nuxy,1,0.3!定义单元类型、资料特性等blc4,10,1$esize,0.5$amesh,all!创建面、划分网格等nsel,s,loc,x,0$d,all,all$allsel!施加约束等f,2,fy,-10$finish!施加端部集中荷载等/solu$iswrite,on$solve!求解，生成初应力文件等/pos

48、t1$pldisp$plnsol,s,x!查看求解结果等/solu!再次进入求解层。也可重新开场一个任务和恢复模型等isfile,read,cant1,ist,2!读入初应力文件，作为荷载施加!fdele,all,all!假设删除原荷载那么仅有初应力荷载，否那么为二者共同作用solve!求解此时荷载为原荷载和初应力荷载/post1$pldisp$plnsol,s,x!查看求解结果.7.4 初应力文件例如.8 荷载步及概念与荷载有关的几个术语或概念为： 荷载步Load Steps 荷载子步Substeps 斜坡荷载Ramped Loads 阶跃荷载Stepped Loads 时间Time及时间步

49、Time step 平衡迭代Equilibrium Iterations。 与土木工程一样的概念如荷载工况和荷载组合等，将在后处置中予以引见。.8.1 荷载步、荷载子步、平衡迭代1. 荷载步、荷载子步和平衡迭代 荷载步是为求解而定义的荷载配置，可根据荷载历程时间和空间在不同的荷载步内施加不同的荷载。例如在构造线性静态分析中，可将构造自重和外荷载分两步施加到构造上，第一个荷载步可施加自重，第二个荷载步可施加外荷载等。 荷载子步是在某个荷载步之内的求解点由程序定义荷载增量，不同分析中荷载子步有不同的目的。例如在线性静态或稳态分析中，运用子步逐渐添加荷载可获得准确解；在瞬态分析中，运用子步可得到较小

50、的积分步长，以满足瞬态时间积累法那么；在谐分析中，运用子步可获得不同频率下的解。 平衡迭代是在给定子步下为了收敛而进展的附加计算。在非线性分析中，平衡迭代作为一种迭代修正具有重要作用，迭代计算多次收敛后得到该荷载子步的解。.8.1 荷载步、荷载子步、平衡迭代.8.2 斜坡荷载和阶跃荷载 当在一个荷载步中设置一个以上子步时，就必需定义荷载是斜坡荷载或是阶跃荷载。 阶跃荷载指荷载全值施加在第一个荷载子步，其他荷载子步内荷载坚持不变。对于荷载步2按要求是由荷载步1的全值荷载忽然卸载，而程序实践上是从荷载步1的终点到荷载步2的第一个子步内完成的，所以可添加荷载步2的子步数减小时间增量以模拟忽然卸载过程

51、。斜坡荷载指在每个荷载子步，荷载逐渐添加，在该荷载步终了时到达荷载全值。载步内子步的荷载采用线性内插。.8.3 时间及时间步在一切静态和稳态分析中，不论能否与时间“真实相关， ANSYS都运用时间作为跟踪参数。在瞬态分析或与速率有关的静态分析如蠕变或粘塑性中， 时间代表实践时间，可用小时、分、秒等表示。在指定荷载 历程时，在每个荷载步终点给时间赋值。对与速率无关的静态分析，时间仅仅成为识别荷载步和子步的 计数器，每一个荷载步和子步都与独一的时间点对应，故子 步也称时间步。此情况下，“time可用恣意单位和数值。 在缺省情况下，程序自动对time赋值，例如在荷载步1终了时 time=1，在荷载步

52、2终了时time=2等等。当采用弧长法求解时，时间不用单调添加，可以为负值。荷载步和子步都与时间点对应，两个延续子步之间的时间差称 为时间步长或时间增量。平衡迭代就是为收敛在给定时间点上 进展迭代求解的方法。.9.1 输出选项-OUTRES控制写入数据库和结果文件的结果数据命令：OUTRES,Item,FREQ,CnameItem-写入数据库和结果文件的解项结果控制参数，其值可取： =ALL缺省：写入一切解项； =ERASE：将当前设置恢复到ANSYS缺省形状； =STAT：当前设置形状列表； =BASIC：仅写入NSOL,RSOL,NLOAD,STRS,FGRAD, FFLUX； =NSOL

53、：仅写入节点DOF结果，如UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ等； =RSOL：仅写入节点反力结果； =V：仅写入瞬态分析时的节点速度； =A：仅写入瞬态分析时的节点加速度； =ESOL：仅写单元结果，包括单元节点力NLOAD，单元节点应力STRS， 单元弹性应变EPEL，单元热、初始和膨胀应变EPTH，单元塑性 应变EPPL，单元蠕变应变EPCR，单元节点梯度FGRAD，单元 节点流量FFLUX，积分点位置LOCI，形状变量SVAR仅 USERMAT时，单元表数据MISC等。.9.1 输出选项-OUTRES FREQ-写入内容的频率即写入哪个子步的结果，其值可取： =NONE：制止

54、写入一切子步的内容； =ALL：写入每个子步的内容，是谐分析或EXPASS翻开时的缺省形状； =LAST：写入每个荷载步的最后子步内容，是静态或瞬态分析的缺省； =n：写入荷载步中每隔n个子步的内容包括最后子步； =-n：写入荷载步中按子步均匀分割的n个子步的内容仅为自动时间步翻开时。 =%array%：存有N个时间值的数组，程序根据这些值写入数据，时间值 为升序，且数值介于荷载步的开场和终了时间之间。多荷载步时， 必需改动时间值以保证在荷载步开场和终了时间之间可重新定义 数组和时间。Cname-为CM命令创建的存放单元或节点的元件名。 如Item=ALL或BASIC或RSOL等就不能运用元件

55、名。 该命令控制写入数据库和结果文件的数据，当分析生成的结果文件特别大时，可采用该命令有选择的写入数据，以控制RST文件的大小。 该命令如反复执行，那么采用后执行的设置，即可利用此特性先后设置不同的参数，写入不同荷载步下的不同数据内容。.9.2 输出选项-OUTPR结果输出控制命令：OUTPR,Item,FREQ,Cname其中参数意义同OUTRES命令的参数，但该命令是控制向输出文件.OUT写入的内容。 图形求解追踪器命令：/GST,Lab其中Lab为翻开或封锁图形求解追踪器控制参数，如Lab=ON那么翻开，如Lab=OFF那么封锁。 GST将保管以GST为扩展名的文件中GST文件以ANSY

56、S的DISPLAYW程序阅读。GST方式仅适用于非线性构造分析等模拟，如求解时平衡迭代与收敛过程的图形。.10 单元生死杀死命令：EKILL,ELEM激活命令：EALIVE,ELEM其中ELEM为拟杀死或激活的单元号，也可为ALL或元件名。 EKILL命令“杀死单元，被杀死的单元依然保管在模型中，但对总体刚度矩阵的奉献为0用ESTIF命令控制，对整体质量矩阵也无奉献，可在适当的时候用EALIVE命令激活。 EALIVE命令“激活被杀死的单元，被激活的单元具有“零应变形状(不论何时激活)。 单元杀死后，其接近零刚度的定义由命令ESTIF,KMULT定义，其中KMULT为杀死单元的刚度矩阵乘子，其

57、缺省值为1E-6。 在模拟施工过程和资料相变等分析中利用生死单元。.11 端点自在度释放ENDRELEASE命令：ENDRELEASE,-,TOLERANCE,Dof1,Dof2,Dof3,Dof4TOLERANCE-相邻单元的角度容差度，缺省为20。 如TOLERANCE=-1那么为所选择的一切单元， 并对所选择单元的交点进展自在度释放。Dof1Dof4-拟释放的自在度。可取：=WARP缺省：运用翘曲自在度；=ROTX：释放绕X轴的转动自在度；=ROTY：释放绕Y轴的转动自在度；=ROTZ：释放绕Z轴的转动自在度；=UX：释放X方向的平动自在度；=UY：释放Y方向的平动自在度；=UZ：释放Z

58、方向的平动自在度；=BALL：构成球铰等于释放WARP,ROTX,ROTY,ROTXZ。.11 端点自在度释放ENDRELEASE 该命令对所选择的单元和节点进展自在度释放，且仅适用于BEAM188和BEAM189单元。当相邻单元的衔接角度超越设定容差TOLERANCE时，进展自在度释放。 BEAM18x单元系列支持“约束翘曲，但当单元的衔接角度超越一定角度时应释放“翘曲自在度；同时也可释放其它自在度。自在度释放本质上是耦合自在度，但由程序自动耦合程序又指定了新的节点，并进展了单元节点调整，然后建立耦合集，其优点是用户不用在同一位置创建两个节点，然后用CP设置自在度耦合。自在度释放生成的耦合集

59、可用CPLIST命令查看。.12 模型更新UPCOORD根据位移更新当前激活节点的坐标命令：UPCOORD,FACTOR,KeyFACTOR-拟累加到节点坐标上的位移缩放因子，假设FACTOR=1那么按位移值直接累加到节点的坐标上；如FACTOR=0.5那么累加位移值的一半到节点的坐标上；假设FACTOR=-1那么节点坐标减去实践位移值。Key-数据库中位移能否清零的控制参数，其值可取：=OFF缺省：数据库中的位移值不清零；=ON：数据库中的位移值清零。 该命令仅对保管在ANSYS数据库中的位移进展相关操作，而不是那些保管在结果文件RST中的位移。该命令每执行一次，那么节点坐标就更新一次，如K

60、ey=ON那么在更新后，数据库中的位移就置为零值。与此命令类似的是UPGEOM命令。.12 模型更新UPGEOM命令：UPGEOM,FACTOR,LSTEP,SBSTEP,Fname,ExtFACTOR-同UPCOORD命令中的参数。LSTEP-结果数据的荷载步编号，缺省为最后一个荷载步。SBSTEP-荷载步的子步编号，缺省为该荷载步的最后一个子步。Fname-结果文件名和目录名，文件名不能缺省。Ext-文件扩展名且必需为RST。 UPGEOM命令将以前分析所得到的位移累加到有限元模型上，并生成一个已变形的几何外形。假设反复执行该命令，同样将累加更新。此命令也不更新几何模型，即几何模型坚持最初