ANSYS软件中三维实体模型力矩输出研究.pdfVIP

第23卷 第 12期 甘肃科技 Vo!．23 No．12 2007年 12月 Gansu Science and Technology Dec． 2007 ANSYS软件中三维实体模型力矩输出研究 段志东 ，刘克温 (1兰州交通大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730070；2．兰州供电公司，甘肃 兰州 730000) 摘 要：有限元软件的实体单元因没有转动自由度．所以没有力矩输入输出功能 为解决实体模型力矩的输出，从 后处理节点载荷结果数据出发，给出了三维实体模型力矩计算的原理和ANSYS中力矩输出的方法，扩大了实体模 型的数据输出，提高了分析人员的劳动效率。 关麓宇：有限元；力矩；三维；输出；后处理；ANSYS 中图分类号：U661．43 ANSYS软件是世界著名的数值仿真软件，是目 何非节点载荷，在求解开始时均被转化为节点载荷， 前国内应用范围最广、掌握人数最多的工程数值分 求解器求解的就是整体刚度矩阵下带有边界条件和 析工具。在工程分析实践中，用户往往根据所需的 转化节点载荷的方程(1)。 不同结果数据建立不同的数值分析模型，这在一定 在后处理阶段，ANSYS软件通过列节点载荷命 程度上加大了分析时间的投人和成本的增加。在同 令prnld给出的节点载荷个数随所选定的单元与节 一 个模型上获取更多的分析结果是软件开发人员和 点而不同。在全有限元模型条件下，命令prnld只 使用者的共同追求。一般来说，有限元分析软件的 给出受约束节点的节点载荷和承受主动节点力节点 三维实体单元因没有转动自由度，所以没有对应的 的节点载荷，并且该节点载荷与所施加的主动节点 力偶施加和输出选项，通用大型商业有限元软件 力等值反向，约束节点的节点载荷也与反力结果(由 ANSYS的三维实体单元也具有如上的局限。虽然 prrsol命令列出)等值方向。当选定部分单元和与 ANSYS通用后处理器POST1中的节点计算功能 选定单元相关的节点时，命令prnld给出的只是选 可以计算对某指定位置的合力和合力矩，但相关的 定单元与未选定单元共节点处节点和选定单元相关 介绍文献非常稀少，而且，对于施加了分布载荷的结 节点中被约束节点、承受主动节点力节点的节点载 构和轴对称结构，节点计算功能失效[1]。笔者根据 荷，其节点载荷的合力等于分配在选定模型范围内 有限元的原理和编程思想L2Ⅱ ，利用 ANSYS的二 施加的主动分布载荷(通过sfa，sfe等命令施加)的 次开发语言APDL(ANSYS参数化设计语言)，成功 合力。这种结果的出现正是方程(1)在[部分单元刚 解决了分布荷载作用下三维实体模型的力矩计算， 度矩阵]条件下的平衡方程形式，由此可以得出如下 并利用ANSYS数组绘制结构的内力图。 结论：选定单元与未选定单元共节点处节点的节点 载荷是使选定单元维持平衡的“外力”，也是选中单 1 通过节点载荷结果数据计算力矩的 元对非选中单元的作用力，因而就是整个模型在选 原理 中单元与未选中单元对应分界面处的“内力”。按照 固体力学问题中，有限元的基本方程可以描述 理论力学中计算合力和合力矩的方法，对选定单元 为： 与未选定单元共节点处节点的节点载荷进行对指定 [刚度矩阵]{节点位移列阵)一{节点载荷列阵) (1) 坐标系下指定点的“节点求和”运算，即可得到该位 方程(i)即可以用来描述单个单元的结构平衡 置处的合力和合力矩。 方程，也可以用来描述整个有限元模型的平衡方程。