ansys加载及求解.docVIP

加载与求解 施加载荷是有限元分析中关键的一步，可以对网格划分之后的有限元模型施加载荷，也可以直接对实体模型施加载荷。当对模型进行了划分网格和施加载荷之后，就可以选择适当的求解器对问题进行求解。　　 第一节基础知识　　 一、载荷的分类　　 ANSYS中载荷(Loads)包括边界条件和模型内部或外部的作用力。在不同的学科中，载荷的定义如下。　　 结构分析：位移、力、压力、弯矩、温度和重力。　　 热分析：温度、热流率、对流、内部热生成、无限远面。　　 磁场分析：磁势、磁流通、磁电流段、源电密度、无限远面。　　 电场分析；电势(电压)、电流、电荷、电荷密度、无限远面。　　 流场分析：速度、压力。　　 在ANSYS中，载荷主要分为六大类：DOF约束(自由度约束)、力(集中载荷)、表面载荷、体载荷、惯性力及耦合场载荷，它们的含义为如下。　　 DOF约束(DOF constraint)：用户指定某个自由度为已知值。在结构分析中约束是位移和对称边界条件：在热力学分析中约束是温度和热流量等。　　 力(集中载荷)(Fome)：施加于模型节点的集中载荷。如结构分析中的力和力矩，热分析中的热流率。　　 表面载荷(SurfaceLoad)：作用在某个表面上的分布载荷。如结构分析中的压力，热分析中的对流和热流量。　　 体载荷(Body loads)：作用在体积或场域内。如结构分析中的温度和重力，热分析中的热生成率。　　 惯性载荷(Inertia loads)：结构质量或惯性引起的载荷。如重力加速度、角速度和角加速度，主要在结构分析中使用。　　 耦合场载荷(Coupled-field loads)：它是一种特殊的情况，从一种分析中得到的结果用作另一种分析的载荷；如热分析中得到的节点温度可作为结构分析中的体载荷施加到每一个节点。　　 二、载荷步、子步和平衡迭代　　 1．载荷步　　 载荷步是指分步施加的载荷，在线性静态或稳态分析中，可以使用不同的载荷步施加不 第82页 同的载荷组合。如图5—1所示，第一个载荷步用于线性载荷，第二个载荷步用于常数载荷部分，第二个载荷步用于卸载。　　 2．子步　　 子步是指在一个特定的载荷步中每一次增加的步长，也称为时间步，代表一段时间。对于不同的分析类型，子步的作用不同：　　 在非线性静态分析或稳态分析中，使用子步逐渐施加载荷以便能获得精确解。　　 在线性或非线性瞬态分析或稳态分析中，使用于步满足瞬态时间积分法则(为获得精确解，通常规定一个最小的时间步长)。　　 在谐波分析中，使用于步可获得谐波频率范围内多个频率处的解。　　 3．阶跃载荷和坡度载荷　　 在一个载荷步中，有两个或者两个以上的载荷步子步时，就必须选择所施加的载荷应该为阶跃载荷还是为坡度载荷。所谓阶跃载荷，就是指在第一个子步全部施加上去了，载荷在以后的每个子步中保持不变。坡度载荷就是指在每一个载荷步子步，载荷值都是递增的，直到最后一个载荷步子步，全部的载荷才施加上去。　　 4．平衡迭代　　 平衡迭代是指在给定子步下为了收敛而计算的附加解。平衡迭代仅应用于收敛起着很重要作用的非线性分析(静态或瞬态)中的迭代修正。　　 三、通用选项　　 通用选项包括瞬态或者静态分析当中载荷步结束的时间、子步步数或者说时间步大小、阶跃载荷、热应力当中的参考温度。选择Main MenuSolutionLoad Step Opts命令展开载荷步选项菜单。选择Main MenuSolutionLoad Step OptsTime／FrequentTime-Time Step命令，弹出如图5-2所示的对话框。　　 注意：如果展开的载荷步选项菜单不完全，选择Main MenuSolutionUnabridgad Menu命令即可．　　 TIME命令在与速率有关的问题当中是指实际的时间，要求指定一个时间值；在与速率无关的问题里面，时间是一个用作跟踪载荷的参数。显然，无论哪一种情况，都不能将时间设置为0。　　 DELTIM命令是给ANSYS程序分析指定时间步的大小，在通用选项的另外一个窗口Time and Substep Options当中，ANSYS程序是要通过NSUBST命令来指定分析过程当中的子步的大小。　　 KBC命令是指定载荷的施加是采用阶跃式还是采用坡度式(线性方式)。 概述??? ·迄今为止, 我们已经知道了如何施加以下类型的载荷:??? –位移(DOF 约束)??? –压力和对流载荷(表面载荷)??? –重力(惯性载荷)??? –“结构”温度(体载荷)??? 这些载荷占了五种载荷类型中的4种。本文将讲述剩下的一种载荷—集中载荷, 比如应力分析中的节点载荷。??? ·将就以下问题进行讨论:???