通用有限元程序ANSYS及应用第六讲

硕士研究生学位课程讲义（2006）通用有限元程序ANSYS及应用(六)

二OO六年三月三十一日31March20061通用有限元程序ANSYS及应用硕士研究生学位课程讲义（2006）第六讲内容提要6.基本的加载及求解过程

6.1荷载概述6.2荷载施加及修改6.3荷载步及时间选项6.4求解器选择及求解6.5多步求解及重启动7.数据后处理7.1创建列表及计算结果的列表输出7.2计算结果的图形显示7.3时间历程的图形显示7.4组合工况的结果输出7.5动画显示31March20062通用有限元程序ANSYS及应用硕士研究生学位课程讲义（2005）第六讲内容提要（续）8.结构分析常用单元性能简介8.1空间杆、梁单元8.2平面单元8.3板壳单元8.4实体单元8.5钢筋混凝土单元31March20063通用有限元程序ANSYS及应用硕士研究生学位课程讲义（2005）6.基本的加载及求解过程6.1荷载概述6.2荷载施加及修改6.3荷载步及时间选项6.4求解器选择及求解6.5多步求解及重启动31March20064通用有限元程序ANSYS及应用6.1荷载概述ANSYS中的载荷可分为:

自由度DOF

－定义节点的自由度（DOF）值(结构分析_位移)

集中载荷

－点载荷(结构分析_力)

面载荷

－作用在表面的分布载荷(结构分析_压力)

体积载荷

－作用在体积或场域内(热分析_体积膨胀)

惯性载荷

－结构质量或惯性引起的载荷(重力、角速度等)载荷分类June3,199656.2荷载施加及修改可在实体模型或FEA模型(节点和单元)上加载.在关键点处约束实体模型沿线均布的压力在关键点加集中力在节点处约束FEA模型沿单元边界均布的压力在节点加集中力66.2荷载施加及修改(续1)几何模型加载独立于有限元网格。重新划分网格或局部网格修改不影响载荷。加载的操作更加容易，尤其是在图形中直接拾取时。直接在实体模型加载的优点:76.2荷载施加及修改(续2)无论采取何种加载方式，ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型。因此，加载到实体的载荷将自动转化到

其所属的节点或单元上。实体模型加载到实体的载荷自动转化到其所属的节点或单元上FEA模型沿线均布的压力

均布压力转化到以线为边界的各单元上86.2荷载施加及修改(续3)实体模型加载:MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural96.2荷载施加及修改(续4)在关键点施加位移约束:

MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural>-Displacement>OnKeypointsExpand功能可使相同的载荷加在位于两关键点连线的所有节点上例要固定一边，只要拾取关键点1、2,并设置allDOFs=0和KEXPND=yes.K1K2类似地，可以在线和面上施加位移约束，但没有Expand功能选项。106.2荷载施加及修改(续5)加载面力载荷：MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural>-Pressure>OnLines仅输入一个数值即为均布压力注意：压力数值为正表示其方向指向作用面输入两个数值则定义线布压力116.窄2凑荷载弦施加屋及修愚改(这续4末)50剑0JL3500

I10抛00JL3500

IL31000I50景0J线布例压力载荷拼沿起暗始关键亦点(I)线性悠变化闻到第编二个溜关键痰点逃(J)野。如果塞加载露后坡脚度的具方向蝴相反求,妈将两锤个压庸力数精值对乏调即邮可。VA鄙L填I逃=才50菜0VA斗L乌I谎=绍50逼0VA白L掀J陷=苹10抬00VA袋L孝I售=始10您00VA始L散J洲=饥50耻0加载醉面力放载荷胆（续球）：126.漆2丈荷载胃施加未及修境改(讲续5顽)校验酬载荷通过pl犬ot薄ti惧ng画出艰载荷膨:Ut流il旬it银y密Me继nu羡:斤P解lo锯tC缩慧tr棋ls由>星S语ym坝bo灰ls朗.戒..实体逢模型贩载荷币显示填在几张何模肝型上睛(阻体、面、线或获关键让点)有限献元模锋型载呼荷在虽画节躁点或辨单元滚时显室示或通嚷过li赔st弓in航g列表妇载荷黄:Ut尊il否it稿y霸Me粒nu娱:甘L课is桥t伞>库Lo奴ad军s136.衡2荡荷载笔施加帝及修宅改(遗续6透)注意率:在实穷体模吗型上末施加顺的载寺荷，认只有自到求碧解初想始化时照，才殃会被炊自动边转化筋到有惊限元底模型临中的掉节点和回单元距上。但也协可以飞不进范行求丛解，秃通过怠执行颤以下斥操作晋将实津体模踏型上呢的载握荷转歪化到匆有限网元节咱点和断单元典上:Ma欢in鼻M列en躺u:悠So策lu拖ti宰on锦>每-技De其fi远ne属L叔oa卸ds在>-O宾pe米ra耕te奸>尚-确Tr略an挂sf坟er汉t辩o公FE铁>146.怠2呈荷载供施加怜及修膀改(樱续7溪)删除灰载荷Ma愧in僻M识en序u:钞So估lu春ti被on膜>活-鸭De睡fi现ne次L湖oa亲ds叼>-D但el染et例eAl辽l痛Lo要ad炮D精at旅a选项晶可同票时删惩除模添型中己的任蚕一类尾载荷早。St廉ru粥ct围ur球al下单弊列的且各选临项则均只删浮除模燥型选炒定的假载荷产。当实仅体模嘴型被判删除棚时,AN肚SY详S将自躬动删羡除其竹上所甚有的拜载荷州。但在删除闯由两关亦键点虏扩展荣形成狼的位针移约曲束时由例外善！此时辟程序只删剂除两关键郊点上的序约束右，而加龟载时泡扩展寻形成浪的中咸间节浑点的甲约束经必须膝用手府工删往除。156.别3聋荷载篮步及阔时间猜选项一个部载荷浓步是陆指边即界条料件和满载荷索选项躬的一稀次设投置，柱用户津可对景此进筐行一泛次或场多次屯求解惧。一个炉分析慰过程织可以撤包括四：单一虎载荷棵步（屿常常匙这是客足够渴的）多重纷载荷利步有三训种方梁法可秀以用坐来定催义并发求解静多载创荷步多次恩求解鸽方法载荷石步文异件方唉法向量盆参数匀方法6.池3假荷载餐步及衫时间出选项16多次郑求解惕方法它是丛三种室方法品中最炊易理僻解的蚊方法缺点女：用鸣户必抬须等探到每井一次晋求解青完成光后才必能定伸义下淡一次哪载荷探步（历除非蔑使用亡批处阵理方陡法）注意候：只响有在百不离接开求赛解过帐程时露，此婚方法谅才有仅效。升否则酱，必早须指丈示程乳序进宜行重射启动为了电使用气多次没求解个方法：定义佩第一柄个载建荷步漏并存苍盘进行剧求解不要疮退出延求解绝器，齿按需宰要为道第二栗次求喜解改杯变载扭荷步毁并存曲盘进行悔求解不要棵退出哈求解旅器，奖继续涝进行凶步骤链3和核步骤屋4直姿到所折有的朵载荷挽步完粒成进行妄后处误理6.骂3睡荷载摩步及钓时间供选项砌(续权1)17载荷竖步文荷件方晓法当用菜户想宴离开娱计算侨机时味，使第用此杜方法址求解师多重检载荷身步是蛋很方类便的程序绣将每看个载凭荷步槽写到制一个连载荷牧步文栏件，模此文帆件名狡为jo蔬bn李am艳e.sx趟x（sx玻x为载芬荷步旺号）女，然瞎后使押用一兴条命咸令，呼读进冻每个找载荷堤步文信件并尖开始效求解为了曾使用训载荷律步文截件方闭法：1.好定宴义第规一个术载荷夏步2.写荷迅载步羞文件岭：Ma摧in猫M恋en任u:比S狗ol厦ut漫io臣n水>底Lo逢ad跟S第te吸p暗Op撕ts画>副Wr聪it战e躬LS酒F箭il聋e(Jo投bn贩am墓e.sx饱x)3.为了策进行则第二虎次求肉解按捷需要刑改变希载荷策条件4.绑写蜜到第肯二个姓文件5.搏利蚂用载嘱荷步握文件著进行属求解Ma功in拐M炎en楼u:否S聚ol紧ut减io揉n个>滔-S真ol番ve碌-外Fr润om胶L羊S辨Fi慎le晴s(Jo物bn驼am困e.sx足x)…6.臂3胖荷载琴步及讲时间钟选项需(续渣2)18使用没向量伸参数才方法主要沾用于廊瞬态升和非该线性攀稳－价静态美分析酷。使用浆向量租参数甩和循俗环语气句来掏定义插一个墙载荷遍随时胖间变站化的灯表*DO损,F极YV偷AL奸,1仪,1叨0,淘1森*任DI遍M,镜LO苹AD签VA乖LS绝,,值5F,乡丰1,苗FY致,F竭YV骆AL汇L序OA得DV揪AL椒S(就1)钉=1醋,2船,3厅,5藏,7SO浆LV扎E淋*D鼓O,氏II所,1异,5悲,1*E讲ND转DO公F锅,1柜,F旗Y,停LO罚AD旅VA谋LS艘(I鼠I)SO冠LV蒜E*E碗ND辉DO6.挖3菜荷载放步及莫时间啄选项196.悟4侍求解季器选槐择及岸求解求解蔽器的功温能是夫求解执关于钻结构需自由杰度的犁联立合线性样方程弯组继-结这个谈过程光可能屡需要闲花费霞几分舞钟(召1,充00士0个冠自由鹅度)流到几丛个小尽时或顿者几荷天集(1格00禁,0托00蹲-交1据,0它00者,0抓00漠自吨由度顶)，东基本识上取主决于励你所划用计赏算机饿的速嫩度。维对于雁简单鞋分析膛，可须能需乐要一牢、两技次求鸦解。弯对于脖复杂断的瞬灰态或到非线士性分涉析，垒可能珠需要秒进行药几十粒次、稿几百博次、犬或者碎甚至蓝几千舞次求听解。AN薪SY遵S提供什了三线个求惧解器转用于杠一般复求解堂：波前家求解申器（Fr徒on京ta害l影so僚lv肝er闸）和PC型G求解侨器（PC涨G袜so烈lv服er效）（预条甲件共扼铺梯度懂,晶或者临“Po则we冒r求解访器”文）。稀疏究矩阵道求解晒器（Sp碑ar贼se弱s激ol彻ve游r）也可滔以使拣用，首主要但用于福非线谊性问搭题。Ju岩ne旱3向,坊19胁96206.药4矿求解愤器选英择及技求解笑（续矛1）波前明(Wa沉ve台fr里on四t)求解脆器波前载求解壶器经齿常发响出“冶主对刃角值尼”或桐“主什元”绝为小竿或负污的警续告或桨错误门信息吃，指债出求叠解发挠生奇贿异。瘦任何变一条混信息凯都指烤出某陡个特趣定的伟自由险度从起你的灰约束捏中忽马略掉市。Po冲we苏r求解社器Po息we当r求解虎器不童检验诱求解芳的奇照异问浪题。随存在唱奇异模的情鹿况下邪，它玩仍可辫以计干算求翁解，脊或者提结果联不收岁敛，量但仍牺然进洲行所迷有的PC第G迭代肌计算好，并息输出着错误嫩信息衣。Ju挥ne仍3微,珍19公96216.恐4害求解麻器选投择及录求解打（续买2）求解虑前的宰模型露检查在求弓解初激始化克前，偿应进乳行分孕析数祸据检旦查，妈包括无下面搜内容必:统一书的单完位单元诵类型锋和选希项材料勺性质喝参数考虑识惯性薯时应健输入对材料谎密度热应敞力分酿析时道应输植入材独料的追热膨工胀系掉数实常墙数惠(单冰元特获性)单元浊实常薪数和湾材料暖类型纹的设蠢置实体缺模型招的质冈量特粮性究(Pr萄ep晋ro鸭ce逼ss青or敬>梅O伞pe胁ra损te日>米C络al任cGe父omIt境em休s)模型训中不忍应存愈在的哭缝隙壳单饶元的懂法向节点将坐标超系集中编、体妙积载徐荷面力撑方向Ju董ne馋3额,乐19仪96226.魔4愿求解瞧器选收择及眠求解便（续扔3）求解锦失败蔑的可剩能原筋因没有洒获得悬结果藏的原恭因是扣什么驶?策往昂往是庙求解说输入祸的模漫型不助完整距或存提在错疏误，兽典型宁原因辛有:约束屈不够!(通鬼常出黎现的怨问题切)。当模奖型中姨有非线陆性单渠元(如姜缝隙ga钉ps秆、滑块sl摘id茄er淹s、铰hi链ng惹es霜、索ca刑bl脉es等）奇，整体铅或部源分结台构出济现崩拨溃或“松脱”。材料素性质吼参数佩有负胡值,雾如杨密度犹或瞬络态热棍分析巷时的赢比热未值。未约折束铰看接结者构，如两嫂个水绕平运坡动的倒梁单肉元在津竖直警方向吐没有沃约束仪。屈曲-当应继力刚便化效庆应为霸负（乘压）痒时，皆在载凭荷作教用下鲜整个瓦结构浊刚度躺弱化竖。如资果刚诞度减知小到锁零或葛更小爬时，蛋求解父存在值奇异旋性，畅因为籍整个贷结构供已发梯生屈农曲。Ju锡ne爷3锤,袜19艘96236.载5罪多步鹅求解慨及重炸启动留待婶以后让结合盲实例晚介绍6.固5仅荷载轨步及鱼时间鼻选项24硕士证研究民生学聚位课扛程讲析义（闲20笋06耍）7.舒数指据后质处理7.烈1恢创建包列表氧及计方算结拢果的纯列表独输出7.局2田计算霸结果却的图门形显却示7.吓3坏时间鸡历程沿的图晚形显云示7.着4紫组合窗工况灯的结得果输孔出7.公5洁动画界显示31耍M报ar擦ch艘2燃00狡625通用得有限鹅元程沿序A利NS殖YS兵及应男用7.僵数震据后阅处理AN鬼SY争S有两盖个后裤处理碧器:通用伸后处防理器(即“PO辛ST携1”接)(即匪“PO请ST茧1”垦)只能术观看灿整个浆模型镜在某泽一时寒刻的泊结果冒。时间等历程丝式后处蔑理器(即“PO扩ST扬26败”)可观酬看模舞型在拜不同爪时间讲的结牌果。薄但则此后喘处理猛器只少能用识于处耐理瞬供态和府/或静动力楚分析绕结果待。Ju踩ne她3换,诵19狸9626通用洞后处睬理模飞块（彻/PO欣ST耳7）在进贝入通努用后王处理蜓阶段绸后，筒想画膝出分春析的碧结果叫，选羊择：Pl耻ot喉R抹es极ul皇ts纹>诊.想用申列表艰的形饮式列统出分失析的仍结果梦，选零择：Li忠st茄R垮es斗ul觉ts迷>盐.想要朱查询增某些飘结点睛或者宇单元趣处的兆应力碌值以席及其鼻它分荒析选停项，犯选择滑：Qu谷er沟y穴Re索su涂lt贪s捡>.7.疗1缺创建饺列表迈及计牲算结暮果的杯列表忠输出31扑M义ar龄ch犁2匠00太627通用湖有限匙元程袭序A桌NS右YS泼及应逝用7.岁1遮创建莲列表燃及计假算结贷果的基列表叫输出7.省1革结果悔列表砍中的剥分页派控制分页乳控制茂命令欢：盘/PA财GE/P赚AG拼E,IL匹IN失E,IC欲HA方R,BL叔IN历E,BC带HA粥R示例赛：/P章AG费E,客,绘,地10葡00脾0!!奔!!每页药显示的10纯00才0行每页显示的行数Ju至ne稿3叙,止19福96287.洋4组合妙工况带的结划果输遮出AN叼SY碍S中荷诊载组药的定姐义及吹荷载塔组数俊据间观的运数算定义荷载觉组：LC抄DE治F,握1,县1,躬1!!愧!!水!!指定尚第1荷载添步第1子步酿为荷载昏组1LC罚DE扔F,沫2,蛛2,匆1!!芒!!浙!!指定火第2荷载椒步第1子步榴为荷载熟组2LC伍DE响F,淋3,甩3,雨1!!目!!箩!!指定础第3荷载闹步第1子步在为荷载圣组3荷载塌组数纵据操雷作：LC之FA督CT销,1营,1狭.2!!散!!耍!!指定特第1荷载戴组缩放逝因子为1.抢2LC辩FA学CT钥,2佛,2辉.0!!筋!!柳!!指定挪第2荷载验组缩放尝因子为2.碍0LC县FA握CT己,3勉,0轨.3!!简!!眉!!指定励第3荷载告组缩放汁因子为0.隆331闷M役ar盾ch夫2皱00纷629通用老有限滔元程握序A镰NS乏YS烤及应缺用7.构4组合例工况婆的结柔果输锡出（续忽）AN秘SY筋S中荷秃载组沙的定怪义及龙荷载麻组数浆据间圣的运择算组合车工况抬运算蠢：LC泰AS魄E,端1!!夕!!拼!!将荷载拆组1结果樱读入嗽至当须前数例据库LC凭OP差ER怜,A撑DD续,2!!架!!别!!当前汤数据打库结启果＋荷载认组2的数吃据LC狗OP油ER倾,A历DD约,3!!寻!!版!!当前携数据形库结辰果＋荷载冷组3的数被据上述样操作爽的最款终结层果：组合宿结果叙＝讲1尿.2称*荷载狮1+2.迟0*荷载薄2+0.礼3*荷载和331普M晕ar殃ch赴2秤00饭630通用义有限扔元程筹序A忠NS劲YS垃及应幕用硕士戴研究起生学守位课旦程讲刑义（告20礼06冷）8.结构争分析酬常用骆单元桂性能寇简介8.企1空间蚁杆、楼梁单森元8.沸2平面样单元8.谅3板壳樱单元8.登4实体诞单元8.蜓5钢筋宵混凝愤土单糕元31累M军ar镇ch越2唉00潮631通用棵有限闹元程均序A寺NS厉YS价及应赚用8.挨结构搭分析桃常用奴单元元性能县简介在单哀元手跃册(资料兔或在她线帮怀助)中，AN队SY唯S单元艘库有发10毕0多霸种单向元类巡寿型，角其中味许多铅单元输具有汤好几狗种可芽选择悦特性翻来胜益任不窃同的立功能慕。有飞限元鲜建模鼻的工邮作之搏一就面是将英单元拜的选疾择范特围缩槐小到喝少数轰几个夜单元匀上。单元码种类具体单元名称单元图示ANSYS单元名称单元特性(类别,编号)31垦M走ar钥ch知2年00停632通用专有限送元程历序A兽NS析YS疗及应浙用8.付结构君分析裕常用胖单元鬼性能寺简介愧（续量1）常用程单元咏的形切状.....点(质量)面(薄壳,二维实体,轴对称实体)线性二次.............线(弹簧，梁，杆，间隙)体(三维实体)线性二次....................Ju巾ne安3穷,社19垮9633在结披构分丸析中凳，结程构的棚应力愈状态骨决定智单元历类型员的选吗择。选择增维数瘦最低宋的单贸元去颤获得围预期咽的结狭果(尽量翻做到器能选需择点买而不味选择坑线，能选定择线典而不灭选择坟平面危，能浇选择挤平面遭而不依选择肚壳，偏能选迈择壳岗而不叙选择速三维轰实体).对于羊复杂见结构迹，应肃当考塑虑建枯立两愧个或刚者更纽奉多的招不同稀复杂贞程度惕的模池型。难你可社以建流立简秧单模彻型，载对结宴构承宋载状撕态或艺采用孝不同琴分析怨选项杜作实芝验性赴探讨而。8.程结构梁分析梨常用每单元枝性能凉简介圈（续条2）选择阻单元惹的基化本准雅则Ju蹄ne寇3证,龟19睁9634线单陈元:Be雕am(梁躬)单离元是耽用于钳螺栓桂(杆序)，股薄壁野管件着，C形截贝面构花件，行角钢塘或者向狭长享薄膜陡构件图(只笋有膜头应力碰和弯魄应力卵的情粉况)次等模处型。Sp授ar(杆)单材元是占用于怀弹簧炕，螺叮杆，太预应器力螺读杆和械薄膜俗桁架束等模酱型。Sp编ri饶ng单元火是用抹于弹吼簧，熔螺杆逃，或绸细长灭构件哥，或通过夕刚度桐等效嫂替代以复杂抚结构阿等模宋型。主要筋单元声类型摩举例色18.饼1朽空间哥杆、络梁单摧元Ju陆ne保3冤,沾19故9635X-叹Y平面确单元:单元周定义州在整坟体笛队卡尔X-降Y平面碌内（毛有限览元模牌型必雅须建抗在此缠面内朴），宪分平面蜂应力踪蝶、平闸面应洽变或绝轴对灰称几雾种受慎力状智态。平面隆应力杠或应袜变:OKNJMPLIIJK,L,OPNMTriangularOptionY(orAxial)X(orRadial)主要脂单元车类型屠举例注2-顿18.峰2平面单元Ju毯ne爬3回,档19黎9636平面炭应力假定疼在Z方向偏上的芳应力恩为零偶，主凤要有走以下专特点游：当Z方向嗽上的建几何民尺寸域远远唱小于X和Y方向上的贞尺寸夫才有廊效。所有蓝的载越荷均寸作用约在XY平面踪蝶内。在Z方向捕上存纪在应崇变。运动单只在XY平面屈内发爱生。允许茂具有剖任意斩厚度(Z方向搭上)。平面罩应力分析烘是用掘来分走析诸机如承辱受面尸内载角荷的耕平板幅、承窗受压益力或亮远离奖中心闸载荷落的薄储圆盘薄等结尼构。主要桌单元素类型牢举例端2-慢28.滑2平面单元膨（续待1）Ju脏ne温3额,谨19姥9637平面承应变假定睛在Z方向宴的应丛变为疫零，保主要住具有跑以下责特点议：当Z方向呀上的业几何姥尺寸牙远远寨大于X和Y方向上的豆尺寸增才有叙效。所有肃的载萍荷均沃作用铸在XY平面戏内。在Z方向置上存违在应贞力。运动膜只在XY平面球内发壳生。平面陷应变欧分析愿是用