浅谈模具载荷分类

June3,1996September30,1998B-1模具载荷考虑与其它单个分析因素相比，选择合适的载荷对你的分析结果影响更大。将载荷添加到模型上一般比确定是什么载荷要简单的多。June3,1996September30,1998B-2载荷分类载荷包括边界条件和内外环境对物体的作用。可以分成以下几类：定义自由度约束集中载荷面载荷体载荷惯性载荷June3,1996September30,1998B-3自由度约束自由度约束就是给某个自由度(DOF)指定一已知数值(值不一定是零)。定义June3,1996September30,1998B-4自由度约束(续)结构分析中的固定位移(零或者非零值)。大多数自由度约束用作：对称性边界条件或者称作“built-in”边界条件指定刚体位移。热分析中的指定温度。举例June3,1996September30,1998B-5自由度约束(续)对称性或反对称边界条件可以添加到线、面或平面的节点上。(它们中的每一个最后成为各个节点上的一组约束。)在大多数情况下，ANSYS将自动确定约束的方向。固定位移约束举例:对称边界条件的添加June3,1996September30,1998B-6自由度约束(续)固定位移约束举例:刚体位移约束1stpointpinned-3translationalconstraints2ndpointconstrainedinbothdirectionsnormaltolinebetween1st&2ndconstrainedpoints3rdpointconstrainednormaltoplanepassingthroughall3constrainedpoints该方块上下面受压。它需要仔细选择6个平移自由度，并约束它们的刚体运动，但不能引起附加扭曲应力。June3,1996September30,1998B-7集中载荷集中载荷就是作用在模型的一个点上的载荷。定义June3,1996September30,1998B-8集中载荷(续)结构分析中的力和弯矩。热分析中热流率。集中载荷可以添加到节点和关键点上。(添加到关键点上的力将自动转化到相连的应节点上。)举例June3,1996September30,1998B-9集中载荷(续)集中载荷通常是向由梁(beam)、杆(spars)和弹簧(springs)构成的非连续性的模型添加载荷的一种途径。对于由壳单元(shells)、平面单元(XYplaneelements)或者三维实体单元(3-Dsolids)等组成连续性模型，集中载荷意味存在应力奇异点。你可以用等效集中载荷代替静力分布载荷，并添加到模型上。如果你不关心(集中载荷作用)节点处的应力，这样做是可以接受的。对于结构分析而言June3,1996September30,1998B-10面载荷面载荷就是作用在单元表面上的分布载荷。定义June3,1996September30,1998B-11面载荷(续)结构分析中中的压力。。热分析中的的对流和热热流密度。。面载荷可以以添加到线线或面上(实体模型上上的实体)、以及节点点或单元上上。作用在线或或面上的面面载荷最终终会传到面面内各个单单元上。举例June3,1996September30,1998B-12面载荷(续)在块顶面上上施加均布布压力June3,1996September30,1998B-13面载荷(续)变化面载荷荷情形梯度在面载荷中中可能会使使用到。你你可以给一一按线性变变化的面载载荷指定一一个梯度，，例如水工工结构在深深度方向上上受到静水水压。June3,1996September30,1998B-14面载荷(续)面载荷不是是垂直于表表面的情形形某些类型的的载荷只能能作用在面效应单元元上，这些单单元的作用用是将载荷荷传递到模模型的其它它单元：结构实体单单元的切向向(或其它方向向)压力。实体热单元元的辐射描描述。June3,1996September30,1998B-15体载荷体载荷是分布于整整个体内或或场内的载载荷。定义June3,1996September30,1998B-16体载荷(续)结构分析中中的温度载载荷。热分析中生生热率。电磁场分析析中电流密密度。体载荷可以以、添加到到关键点或或节点上。。(关键点上的的体载荷最最终将转化化成各个节节点上的一一组组体载载荷。)举例June3,1996September30,1998B-17体载荷(续)体载荷分布布复杂情形形体载荷分布布一般都很很复杂，必必须通过其其它分析才才能得到，，例如通过过热应力分分析获得温温度分布。。在某些情情况下，体体载荷是由由当前分析析结果决定定，这就需需要进行耦耦合场分析析。结构分析模模型上温度度分布June3,1996September30,1998B-18惯性载荷惯性载荷是由物体的的惯性（质质量矩阵））引起的载载荷，例如如重力加速速度，加速速度，以及及角加速度度。定义June3,1996September30,1998B-19惯性载荷(续)特点惯性载荷只只有结构分分析中有。。惯性载荷是是对整个结结构定义的的，是独立立于实体模模型和有限限元模型的的。考虑惯性载载荷就必须须定义材料料密度(材料特性DENS)。绕Y轴的角速度度June3,1996September30,1998B-20添加载荷应应遵循的原原则简化假定越越少越好。。使施加的载载荷与结构构的实际承承载状态保保持吻合。。准则June3,1996September30,1998B-21添加载荷应应遵循的原原则(续)分析一受垂垂直载荷的的托架。怎样才能使使模型左边边边界在垂垂直方向上上不存在运运动？举例:向结构添加加匹配载荷荷June3,1996September30,1998B-22添加载荷应应遵循的原原则你可能需要约束Y方向上的一一个点-但这样做会会在约束点点位置产生生应力奇异异...constrainedpointstresssingularity举例:向结构添加加匹配载荷荷June3,1996September30,1998B-23添加载荷应应遵循的原原则如果果你你将将整整个个左左边边边边界界的的垂垂直直自自由由度度全全部部约约束束，，可可能能会会更更好好些些，，但但人人为为阻阻碍碍““泊泊松松效效应应””（（即即，，一一个个方方向向上上的的应应力力引引起起其其它它方方向向上上的的应应变变）），，造造成成应应力力场场局局部部失失真真。。constrainededge举例例:向结结构构添添加加匹匹配配载载荷荷June3,1996September30,1998B-24添加加载载荷荷应应遵遵循循的的原原则则事实实上上，，并并没没有有很很好好的的方方法法向向该该结结构构上上添添加加垂垂直直约约束束。。如如果果希希望望得得到到精精确确的的应应力力，，在在分分析析中中还还应应当当将将托托架架的的支支撑撑部部分分考考虑虑进进来来。。举例例:向结结构构添添加加匹匹配配载载荷荷June3,1996September30,1998B-25添加加载载荷荷应应遵遵循循的的原原则则如果果你你没没法法做做得得更更好好，，只只要要其其它它位位置置结结果果正正确确也也是是可可以以认认为为是是正正确确的的，，但但是是你你必必须须忽忽略略““不不合合理理””边边界界的的附附近近一一定定区区域域内内的的应应力力。。加载载时时，，你你必必须须十十分分清清楚楚各各个个加加载载对对象象。。更小小的的托托架架模模型型能能更更好好地地确确定定孔孔周周围围的的应应力力。。准则June3,1996September30,1998B-26添加加载载荷荷应应遵遵循循的的原原则则除了了对对称称边边界界外外，，实实际际上上不不存存在在真真正正的的刚刚性性边边界界。。不要要忘忘记记泊泊松松效效应应。。添加加刚刚体体运运动动约约束束,但不不能能添添加加过过多多的的（（其其它它））约约束束：：一块块二二维维平平面面应应力力、、平平面面应应变变、、梁梁或或杆杆模模型型至至少少需需要要三三个个约约束束。。轴对对称称模模型型至至少少需需要要一一个个（（轴轴向向））约约束束。。三维维实实体体或或壳壳模模型型至至少少需需要要六六个个约约束束。。准则XconstraintsBracket该模模型型边边界界条条件件合合理理?June3,1996September30,1998B-27添加加载载荷荷应应遵遵循循的的原原则则实际际上上，，集集中中载载荷荷是是不不存存在在的的。。然而而，，只只要要你你不不关关心心集集中中载载荷荷作作用用区区域域的的应应力力，，完完全全可可以以以以集集中中载载荷荷添添加加将将载载荷荷添添加加到到模模型型上上。。这是是一一个个带带有有切切口口的的受受拉拉板板，，如如果果你你只只关关心心切切口口区区域域的的应应力力，，集集中中载载荷荷加加载载是是完完全全可可以以的的。准则June3,1996September30,1998B-28添加加载载荷荷应应遵遵循循的的原原则则轴对对称称模模型型具具有有一一些些独独一一无无二二的的边边界界特特性性。。在360度的的基基础础上上输输入入集集中中力力和和输输出出反反力力，，载载荷荷大大小小等等于于整整个个周周向向力力的的总总和和。。轴对对称称实实体体结结构构，，象象实实体体杆杆件件，，应应当当约约束束对对称称轴轴方方向向上上的的自自由由度度UX，限限制制理理论论上上可可能能存存在在的的不不真真实实零零变变形形。。总集集中中力力=2pr=47,124lb.准则三维维结结构构二维维模模型型June3,1996September30,1998B-29添加加载载荷荷应应遵遵循循的的原原则则简化化假假定定越越少少越越好好。。使施施加加的的载载荷荷与与结结构构的的实实际际承承载载状状态态保保持持吻吻合合Statically如果果没没法法做做得得更更好好，，只只要要其其它它位位置置结结果果正正确确也也是是可可以以认认为为使使正正确确的的，，但但是是你你必必须须忽忽略略““不不合合理理””边边界界的的附附近近一一定定区区域域内内的的应应力力。。加载载时时，，必必须须十十分分清清楚楚各各个个载载荷荷的的施施加加对对象象。。除了了对对称称边边界界外外，，实实际际上上不不存存在在真真正正的的刚刚性性边边界界。。不要要忘忘记记泊泊松松效效应应。。添加加刚刚体体运运动动约约束束,但不不能能添添加加过过多多的的（（其其它它））约约束束。。实际际上上，，集集中中载载荷荷是是不不存存在在的的。。轴对对称称模模型型具具有有一一些些独独一一无无二二的的边边界界特特性性。。总结结...准则June3,1996September30,1998B-30选择择求求解解器器求解解器器的功功能能是是求求解解关关于于结结构构自自由由度度的的联联立立线线性性方方程程组组-这个个过过程程可可能能需需要要花花费费几几分分钟钟(1,000个自自由由度度)到几几个个小小时时或或者者几几天天(100,000-1,000,000自由由度度)，基基本本上上取取决决于于你你所所用用计计算算机机的的速速度度。。对对于于简简单单分分析析，，可可能能需需要要一一、、两两次次求求解解。。对对于于复复杂杂的的瞬瞬态态或或非非线线性性分分析析，，可可能能需需要要进进行行几几十十次次、、几几百百次次、、或或者者甚甚至至几几千千次次求求解解。。ANSYS提供了三个个求解器用用于一般求求解：波前求解器器（Frontalsolver）和PC