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ANSYS载荷施加
ansys载荷施加
(2011-06-11 20:25:54)
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杂谈▼分类:
题目:加载
载荷概述
有限元分析的主要目的是检查结构或构件对一定载荷条件的响应。因此,在分析中指定合适的载荷条件是关键的一步。在ANSYS程序中,可以用各种方式对模型加载,而且借助于载荷步选项,可以控制在求解中载荷如何使用。
什么是载荷
在ANSYS术语中,载荷(loads)包括边界条件和外部或内部作用力函数,如图2-1所示。不同学科中的载荷实例为:
结构分析:位移,力,压力,温度(热应变),重力
热分析:温度,热流速率,对流,内部热生成,无限表面
磁场分析:磁势,磁通量,磁场段,源流密度,无限表面
电场分析:电势(电压),电流,电荷,电荷密度,无限表面
流体分析:速度,压力
图2-1 “载荷”包括边界条件以及其它类型的载荷
载荷分为六类:DOF约束,力(集中载荷),表面载荷,体积载荷、惯性力及耦合场载荷。 2DOF constraint(DOF约束)将用一已知值给定某个自由度。例如,在结构分析中约束被指定为位移和对称边界条件;在热力分析中指定为温度和热通量平行的边界条件。
2Force(力)为施加于模型节点的集中载荷。例如,在结构分析中被指定为力和力矩;在热力分析中为热流速率;在磁场分析中为电流段。
2Surface load(表面载荷)为施加于某个表面上的分布载荷。例如,在结构分析中为压力;在热力分析中为对流和热通量。
2Body load(体积载荷)为体积的或场载荷。例如,在结构分析中为温度和fluences;在热力分析中为热生成速率;在磁场分析中为流密度。
2Inertia loads(惯性载荷)由物体惯性引起的载荷,如重力加速度,角速度和角加速度。主要在结构分析中使用。
2Coupled-field loads(耦合场载荷)为以上载荷的一种特殊情况,从一种分析得到的结果用作为另一分析的载荷。例如,可施加磁场分析中计算出的磁力作为结构分析中的力载荷。其它与载荷有关的术语的定义在下文中出现。
、子步和平衡迭代
载荷步仅仅是为了获得解答的载荷配置。在线性静态或稳态分析中,可以使用不同的载荷步施加不同的载荷组合-在第一个载荷步中施加风载荷,在第二个载荷步中施加重力载荷,在第三个载荷步中施加风和重力载荷以及一个不同的支承条件,等等。在瞬态分析中,多个载
荷步加到载荷历程曲线的不同区段。
ANSYS程序将把在第一个载荷步选择的单元组用于随后的所有载荷步,而不论你为随后的载荷步指定哪个单元组。要选择一个单元组,可使用下列两种方法之一。
Command(s)(命令):
ESEL
GUI:
Utility Menu>Select>Entities
图2-2显示了一个需要三个载荷步的载荷历程曲线-第一个载荷步用于(ramped load)线性载荷,第二个载荷步用于载荷的不变部分,第三个载荷步用于卸载。
图2-2 使用多个载荷步表示瞬态载荷历程。
子步为执行求解的载荷步中的点。使用子步,有如下原因。
2在非线性静态或稳态分析中,使用子步逐渐施加载荷以便能获得精确解。
2在线性或非线性瞬态分析中,使用子步满足瞬态时间累积法则(为获得精确解通常规定一个最小累积时间步长)。
2在谐波响应分析中,使用子步获得谐波频率范围内多个频率处的解。
平衡迭代是在给定子步下为了收敛而计算的附加解。仅用于收敛起着很重要的作用的非线性分析(静态或瞬态)中的迭代修正。
例如,对二维非线性静态磁场分析,为获得精确解,通常使用两个载荷步。(如图2-3所示) 2第一个载荷步,将载荷逐渐加到5至10个子步以上,每个子步仅用一次平衡迭代。
2第二个载荷步,得到最终收敛解,且仅有一个使用15-25次平衡迭代的子步。
图2-3 载荷步,子步和平衡迭代

在所有静态和瞬态分析中,ANSYS使用时间作为跟踪参数,而不论分析是否依赖于时间。其好处是:在所有情况下可以使用一个不变的“计数器”或“跟踪器”,不需要依赖于分析的术语。此外,时间总是单调增加的,且自然界中大多数事情的发生都经历一段时间,而不论该时间多么短暂。
显然,在瞬态分析或与速率有关的静态分析(蠕变或粘塑性)中,时间代表实际的、按年月顺序的时间,用秒、分钟或小时表示。在指定载荷历程曲线的同时(使用TIME命令),在每个载荷步结束点赋时间值。使用下列方法之一赋时间值:
Command(s)(命令):
TIME
GUI:
Main Menu&g