Ansys基础培训2-4-加载与求解-43.ppt

1、加载与求解,主要内容,加载 定义载荷 检查载荷 节点坐标系 求解 求解控制 求解器 多载荷步求解,含义 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。,加载与求解,自由度约束(Constrains) -定义自由度值, 如应力分析 中的位移或热分析的温度 力/力矩(Force/Moment)-点载荷, 如力或热流率 表面载荷(Pressure)-表面的分布载荷, 如压力或对流 体载荷(Temp)-体或场力，如温度(引起热膨胀)或内部热生成 惯性载荷(Inertia)-由于结构的质量或惯性引起的载荷 如重力及旋转角速度,ANSYS载荷类型,可以对实体模型加载或对有

2、限元模型直接加载（节点和单元） 。 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。如果改变网格无需重新加载。,定义载荷,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，将自动转化到有限元模型上。 在求解之前，通过使用Solution Define load Operate Transfer to FE可以将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见不到压力，必须通过SBCTRAN 命令或者在求解之后才能看到。,定义载荷,力是施加在节点或关键点

3、的集中载荷（或“点载荷”）。 点载荷适合于线单元模型，例如，梁，桁架，翼梁，弹簧等。 在实体单元或壳单元中，点载荷往往引起应力异常，如忽略点附近应力，结果仍然可以接受。请记住：可以通过选择“忽略”施加点载荷的单元。,定义载荷,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，SMAX (12,279) 就会移到底部角点处，这是由该角点处约束引起的另一处应力异常。,定义载荷,不选底部角点附近的节点和单元，可以在孔附近得到预期的应力 SMAX (7,895)。,定义载荷,注意：对轴对称模型： 输入整个 360上的力的值。 输出值 (

4、反力) 也是基于整个 360上的值。 例如，假定一个半径为 r 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上(例如 SHELL51 单元)，要施加 2prP 的力。,定义载荷,面载荷 压力 施加在单元表面，始终垂直于单元表面,定义载荷,加载 定义载荷 检查载荷 节点坐标系 求解 求解控制 求解器 多载荷步求解,检查载荷,检查施加的载荷 激活载荷符号画图： Utility Menu PlotCtrls Symbols 或用命令 - /PBC, /PSF, /PBF 或列表： Utility Menu List Loads,检查载荷,加载 定义载荷 检查载荷 节

5、点坐标系 求解 求解控制 求解器 多载荷步求解,节点坐标系,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,节点坐标系,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。 可以将节点坐标系旋转到任意的局部坐标系上,

6、节点坐标系,必要时，可以把节点坐标系旋转到不同的方位。 例如： 施加径向力。 施加径向约束（比如模拟一个承受压力的刚性销）。,节点坐标系,旋转节点坐标系分四步： 1.选择想要旋转的节点。 2.激活旋转节点想要的坐标系 (或生成一个局部坐标系），例如， CSYS,1。 3.选择Main Menu Preprocessor Modeling Move/Modify Rotate Node CS To Active CS,然后按 Pick All 按钮。 或使用 NROTAT,ALL。 4.重新激活所有节点。,节点坐标系,演示： 恢复 ribmesh.db。 把工作平面移至底圆圆心处 (使用关键点中

7、间位置)。 在工作平面原点建立局部柱坐标系。 选择在半径 = 0.35 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。 在所有被选节点上施加 UX 位移约束（或加 FX 力) ，注意径向方位。 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。 重新画节点，注意载荷的新方向。,节点坐标系,加载 定义载荷 检查载荷 节点坐标系 求解 求解控制 求解器 多载荷步求解,求解控制,设定分析类型 Solution Analysis Type New Analysis,求解控制,设定静态结构分析类型（Static）后，通过Solution Analysis Ty

8、pe Soln Control控制求解选项,Basic选项卡包括 设定求解类型 时间步长控制 结果输出控制,求解控制,Soln Option选项卡包括 求解器的选择 重启动设置,求解控制,Nolinear选项卡：在进行非线性分析时进行设置 非线性求解选项 平衡迭代控制 蠕变控制 时间步长控制 设置收敛准则,求解控制,Advenced NL选项卡 分析中止准则 弧长控制,求解控制,加载 定义载荷 检查载荷 节点坐标系 求解 求解控制 求解器 多载荷步求解,求解器,求解器用于求解表征结构自由度的线性方程组； 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上百甚至数千次这样的求

9、解。,求解器,ANSYS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),求解器,求解器,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。,求解器,加载 定义载荷 检查载荷 节点坐标系 求解 求解控制 求解器 多载荷步求解,多载荷步方法,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。 输入或建立模型 划分网格 施加载荷 求解（单载荷步） 观察结果,多载荷步方法,如果在多组载荷条件下求解，可以选择以下两种方法之一： 单载荷步：全部载荷一起求解。 多载荷步：分别施加载荷求解。,利用多载荷步可以: 将结构对每一种载荷条件的响应分离处理出来 在后处理中将这些响应以任何方式合并起来 (称为载荷工况组合，只对线性分析有效) 两种方式定义求解多载荷步: 多个求解的方法 载荷步文件方法,多载荷步方法,多个求解