2022年ANSYS入门教程-加载、求解及后处理技术 .pdf

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1、第 4 章加载、求解及后处理技术4.1 荷载及其施加4.2 荷载步选项及设置4.3 分析类型与求解控制选项4.4 求解代价估计4.5 重启动分析4.6 时变结构的多荷载步求解4.7 通用后处理4.8 时间历程后处理在 ANSYS 中，荷载包括边界条件和作用力，对结构分析可以是以下内容：位移、力、压力、温度、重力一般可将荷载分为六类，如表 4-1 所示。荷载即可施加在几何模型（关键点、硬点、线、面、体）上，也可施加在有限元模型（节点、单元）上，或者二者混合使用。施加在几何模型上的荷载独立于有限元网格，不必为修改网格而重新加载；施加在有限元模型上且要修改网格，则必须先删除荷载再修改网格，然后重新施

2、加荷载。不管施加到何种模型上，在求解时荷载全部转换（自动或人工）到有限元模型上。在结构分析中自由度共有 7 个，自由度的方向均依从节点坐标系。约束可施加在节点、关键点、线和面上。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 32 页 - - - - - - - - - 一、施加自由度约束1. 节点自由度约束及相关命令(1) 对节点施加自由度约束命令： D, NODE, Lab, VALUE, VALUE2, NEND, NINC, Lab2, Lab3, Lab4, L

3、ab5, Lab6 NODE - 拟施加约束的节点号，其值可取 ALL 、组件名。Lab - 自由度标识符，如UX、ROTZ 等。如为ALL，则为所有适宜的自由度。VALUE - 自由度约束位移值或表式边界条件的表格名称。VALUE2 - 约束位移值的第二个数，如为复数输入时，VALUE 为实部，而 VALUE2 为虚部。NEND,NINC - 节点编号范围和编号增量，缺省时 NEND= NODE ，NINC=1 。Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6 - 其它自由度标识符， VALUE 对这些自由度也有效。各自由度的方向用节点坐标系确定，转角约束用弧度输入例如：D,ALL,ALL

4、 ! 对所选节点的全部自由度施加约束D,18,UX,UY,UZ ! 对节点 18 的 3 个平动自由度全部施加约束D,20,UX,1.0e-4 ! 对节点 20 的 UX 施加约束，且约束位移值为 1.0e-4 D,22,UX,0.1,25,UY,ROTY ! 对节点 22 25 的 UX,UY,ROTY 施加约束 ，且位移值均为 0.1 (2) 在节点上施加对称和反对称约束命令： DSYM, Lab, Normal, KCN Lab - 对称标识，如为 SYMM 则生成对称约束，如为 ASYM 则生成反对称约束。Normal - 约束的表面方向标识，一般垂直于参数 KCN 坐标系中的坐标方向

5、。其值有：=X（缺省）：表面垂直于 X 方向，非直角坐标系为 R 方向；=Y：表面垂直于 Y 方向，非直角坐标系为方向；=Z：表面垂直于 Z 方向，球和环坐标系为 方向； KCN - 用于定义表面方向的整体或局部坐标系的参考号。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 32 页 - - - - - - - - - 注解：如果自己施加对称或反对称约束，可以参照如下规则：对称约束：约束对称面的法向平移和绕对称面两个切线的转角；反对称约束：约束绕对称面法线的转角和沿对称面

6、两个切线的平移。2. 关键点自由度约束及相关命令命令： DK, KPOI, Lab, VALUE, VALUE2, KEXPND, Lab2, Lab3, Lab4, Lab5, Lab6 KPOI - 关键点编号，也可取 ALL 或组件名。 KEXPND - 扩展控制参数 。如为 0 则仅施加约束到关键点上的节点；如为 1 则扩展到关键点之间 （两关键点所连线）的所有节点上，且包括关键点上的节点，当然约束位移值相同。其余参数同 D 命令中的参数。列表和删除关键点自由度约束的命令分别为：列表： DKLIST, KPOI - 列出关键点 KPOI (可以是 all 或组件名 ) 上的约束条件。删

7、除：DKDELE, KPOI, Lab - 删除关键点 KPOI ( 可以是 all 或组件名 ) 上的约束条件 lab ( 可以是all) 。例如： DK, ALL, ALL ! 约束所选择全部关键点的全部自由度 DK,1,UY ! 对关键点 1 施加 UY 自由度约束，位移值为零 DK,2,UX,0.01,UY,ROTZ ! 对关键点 2 的 UX,UY,ROTZ 施加约束，且位移值均为 0.01 3. 对线施加自由度约束命令： DL,LINE,AREA,Lab,Value1,Value2 LINE - 线编号，也可为ALL （缺省）或组件名。 AREA - 包含该线的面编号，并假定对称与

8、反对称面垂直于该面，且线位于对称或反对称面内，缺省为当前选择面中包含该线的最小编号。如不是对称或反对称约束，则此面号无意义。 Lab - 自由度标识符，其值可取： =SYMM ：对称约束，按DSYM 命令的方式生成； =ASYM ：反对称约束，按DSYM 命令的方式生成； =UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ,WRAP：各自由度约束； =ALL ：所有适宜的自由度约束（与单元相关）。 Value1 - 自由度约束位移值或表格边界条件的表格名称。表格边界条件仅对 UX 、UY、UZ、ROTX 、ROTY 、ROTZ 有效，且名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

9、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 32 页 - - - - - - - - - Value1 = %tabname%，tbname - 表格数组名。 Value2 - 仅对 FLOTRAN 分析时有用，对结构分析无意义。该命令对线上的所有节点施加自由度约束。而列表和删除线上自由度约束的命令分别为：列表： DLLIST,LINE - 列出线 LINE (可以是 all 或组件名 ) 上的约束条件。删除：DLDELE,LINE,Lab - 删除线 LINE ( 可以是 all 或组件名 ) 上的约束条件 lab ( 可以

10、是 all) 。示例： ! EX4.2 对线施加约束并转换 finish $ /clear $ /prep7 et,1,95 $ blc4,10,10,10 ! 定义单元类型、创建长方体 dl,7,ux,0.1 ! 线 7 施加 UX 自由度约束，位移值为 0.1 dl,5,all ! 线 5 施加全部自由度约束 dl,11,6,symm ! 线 11 施加对称约束，面号为 6 dl,10,6,asym ! 线 10 施加反对称约束，面号为 6 dl,6,symm ! 线 6 施加对称约束，面号缺省 DLLIST ! 列表显式线约束信息 esize,2 $ vmesh,all ! 划分单元 d

11、tran $ DLIST ! 转换约束到有限元模型，并列表显示4. 对面施加自由度约束命令： DA, AREA, Lab, Value1, Value2 其中 AREA 为拟施加约束的面号，也可为 ALL 或组件名，其余同 DL 命令中的参数。该命令对面上的所有节点施加自由度约束。列表和删除面上自由度约束的命令分别为：列表： DALIST, AREA - 列出面 AREA ( 可以是 all 或组件名 ) 上的约束条件。删除： DADELE, AREA, Lab - 删除线 AREA (可以是 all 或组件名 ) 上的约束条件 lab ( 可以是all) 。5. 约束转换命令仅转换约束自由度

12、命令：DTRAN 边界条件和荷载转换命令：SBCTRAN 这两命令将施加在几何模型上的约束和荷载转换到有限元模型上。也可不执行这两个命令而在求解时由系统自动转换。6. 自由度约束的冲突使用 DK 、DL 和 DA 命令施加的自由度约束参数可能会发生冲突，例如：DL 指定会与相邻线（有公共关键点）上的 DL 指定冲突；DL 指定会与任一关键点上的 DK 指定冲突；DA 指定会与相邻面（有公共关键点和公共线）上的 DA 指定冲突；DA 指定会与任一线上的 DL 指定冲突；DA 指定会与任一关键点上的 DK 指定冲突。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -

13、- - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 32 页 - - - - - - - - - 按下列顺序将施加到几何模型上的自由度约束转换到有限元模型上： 按面号增加的顺序，将 DA 的自由度约束转换到面上的所有节点； 按面号增加的顺序，将 DA 约束的 SYMM 和 ASYM 转换到面上的所有节点； 按线号增加的顺序，将 DL 自由度约束转换到线上的所有节点； 按线号增加的顺序，将 DL 的 SYMM 和 ASYM 约束转换到线上的所有节点； 将 DK 自由度约束转换到关键点上的所有节点。所以，对冲突的约束，DK 命令改写 DL 命令， DL 命令改

14、写 DA 命令，施加在较大编号图素上的约束改写较低编号上的约束。这种冲突的处理与命令执行的前后顺序没有关系，但当发生冲突时，系统会发出警告信息。二、 施加集中荷载结构分析中的集中荷载及其标识符为力FX, FY, FZ 及力矩MX, MY, MZ 。见下表。 1. 施加节点集中荷载命令： F, NODE, Lab, VALUE, VALUE2, NEND, NINC NODE - 节点编号，也可为 ALL 或组件名。Lab - 集中荷载标识符，如 FX,FY,FZ,MX,MY,MZ 其中任一。VALUE - 集中荷载值或表式边界条件的表格名称。VALUE2 - 集中荷载值的第二个数，如为复数输入

15、时，VALUE 为实部，而 VALUE2 为虚部。NEND,NINC - 节点编号范围和编号增量。节点集中荷载列表：FLIST 删除节点集中荷载：FDELE 2. 施加关键点集中荷载命令： FK, KPOI, Lab, VALUE, VALUE2 其中 KPOI 为关键点号，也可取 ALL 或组件名。其余参数同 F 命令。FKLIST 命令和 FKDELE 命令分别列表或删除关键点集中载荷。转换命令 FTRAN 仅将集中荷载转换到有限元模型的节点上。不管在何种模型上施加集中荷载，都与节点坐标系相关。如果尚没有生成有限元模型，因无节点存在，对节点坐标系操作无效，所施加的荷载仅与总体坐名师资料总结

16、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 32 页 - - - - - - - - - 标系相关。如果几何模型和有限元模型同时存在，则节点坐标系的设置就有效。不管是在何时何模型上施加的荷载，如果节点坐标系重新设置了，则荷载也跟着一并改变。所以在改变节点坐标系时应慎重，以避免出现错误。示例：finish $ /clear $ /prep7 et,1,beam4 ! 定义单元类型k,1 $ k,2,5 $ k,3,10 ! 创建 3 个关键点l,1,2 $ l,2,3 ! 创建 2

17、 条线local,12,0,90 !设置 12 号局部坐标系，其 X12 轴与总体直角坐标系的 Y 轴相同，! 而其 Y12 轴与总体坐标系的 X 轴平行，但方向相反。nrotat,all ! 此时对节点坐标系的操作无效dk,1,all ! 约束关键点 1 全部自由度fk,2,fy,-1000 ! 在当前节点坐标系（与总体坐标系相同）中，对关键点 2 施加FY=-1000 ! 其力的作用方向与总体直角坐标系的 Y 轴平行。esize,1 $ lmesh,all ! 划分网格，生成有限元模型nrotat,all ! 设置所有节点的节点坐标系与当前激活坐标系相同（12 号坐标系）LPLOT ! 关

18、键点 2 上的 FY= -1000 方向与 Y12 轴平行，而与总体坐标系的X 轴平行了!（节点坐标系改变了，荷载跟着改变）fk,3,fy,1000 ! 在关键点 3 施加 FY= 1000 ，方向与 Y12 轴平行f,6,fx,-1000 ! 在节点 6 施加 FX= -1000 ，其方向与 X12 轴平行sbctran ! 转换所有边界条件到有限元模型EPLOT ! 显示单元与边界条件三、施加面荷载结构分析中的面荷载为压力，其标识符为 PRES 。虽然线分布荷载和面分布荷载都称为压力，但对不同的单元类型，其荷载单位不尽相同。对于 2D 面单元，无论面荷载施加在单元边或边界线（LINE ），

19、其荷载单位都是“ 力/面积 ” 。对于 SHELL 单元，施加中面法向的面荷载单位为“ 力/面积 ” ，而单元边或单元边界线上的面荷载单位为“ 力/长度 ” 。对于梁单元，其分布荷载单位为“ 力/长度 ” ，单元端部荷载单位为“ 力” 。对于 3D 实体单元，其面荷载的单位为“ 力/面积 ” 。有关命令见下表：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 32 页 - - - - - - - - - 1. 施加节点面荷载对节点群施加面荷载命令： SF, Nlist, L

20、ab, VALUE, VALUE2 Nlist - 节点群，可取 ALL 或组件名。Lab - 面荷载标识符，结构分析为 PRES 。VALUE - 面荷载值或表格型面荷载的表格名称。VALUE2 - 复数输入时面荷载值的第二个值。对于单个节点不能使用该命令。对于 3D 体单元面 ，由 Nlist 节点群能够确定多少个单元面就施加多少单元面（与几何面无关） ，与单元是否被单独选择无关。利用该命令可以解决大面上局部加载的问题。对于 2D 面单元，当在单元外部边界（不是单元边）上加载时，可仅选择外部边界上的节点群即可加载；当节点群不在单元外部边界时，尚须单独选择包含这些节点的单元，否则不予施加。面

21、荷载的方向与单元面平行，且指向单元面边界。该特点对于单元周边施加相同面荷载时比较简单，当然也可施加单元任一边的面荷载，但稍稍麻烦些。示例：! EX4.4A 3D 单元 SF 加载示例finish $ /clear $ /prep7 et,1,95 $ blc4,10,10,20 ! 定义单元类型，创建长方体esize,4 $ vmesh,all ! 定义单元网格数目，划分单元网格名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 32 页 - - - - - - - - -

22、asel,s,loc,y,10 ! 选择 Y= 10 的几何面nsla,s ! 选择与面相关的节点，但不包含面边界节点sf,all,pres,1000 ! 施加节点群压力荷载（力/面积），仅 4 个单元面asel,s,loc,z,20 ! 选择 Z= 20 的面nsla,s,1 ! 选择与面相关的所有节点sf,all,pres,1000 ! 施加节点群压力荷载（力/面积），所有单元面示例 2：! EX4.4B 2D 单元 SF 加载示例FINISH $ /CLEAR $ /PREP7 ! 定义单元，创建带孔面ET,1,82 $ BLC4,100,200 blc4,30,60,40,80 $ a

23、sba,1,2 wprota,-90 $ wpoff,60 $ asbw,all ! 切分面，以便划分网格名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 32 页 - - - - - - - - - wpoff,80 $ asbw,all $ wprota,90 wpoff,30 $ asbw,all $ wpoff,40 asbw,all wpcsys,-1 $ ESIZE,5 $ AMESH,ALL /psf,PRES,NORM,2 SF,ALL,PRES,100 !

24、 对所有单元施加面荷载，即外部边界加载sfdele,all,pres ! 删除上述面荷载名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 32 页 - - - - - - - - - nsel,s,loc,x,0 ! 选择 X= 0 的节点群sf,all,pres,100 ! 对上述节点群施加面荷载nsel,s,loc,x,15,20 ! 选择 X= 1520 的节点esln,s,1 ! 选择上述节点能够确定的全部单元nsel,r,loc,x,15 ! 从中选择 X= 15

25、 的节点群sf,all,pres,110 ! 对上述节点群施加面荷载（内部单元的一边上）nsel,s,loc,x,40,60 ! 选择 X= 4060 的节点nsel,r,loc,y,10,30 ! 从中选择 Y= 1030 的节点esln,s,1 ! 选择上述节点能够确定的全部单元sf,all,pres,100 ! 对上述节点群施加面荷载（内部单元的周边上）lsel,s,loc,x,100 ! 选择 X= 100 的线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 3

26、2 页 - - - - - - - - - nsll,s,1$esln,s ! 选择与线相关的全部节点，再选择与节点相关的全部单元nsel,s,loc,x,95 ! 重新选择节点群（在上述单元范围内）sf,all,pres,-100 ! 对上述节点群施加面荷载（内部单元的一边上）allsel $ eplot 定义节点号与面荷载的函数关系命令： SFFUN, Lab, Par, Par2 Lab - 面荷载标识符，结构分析为 PRES 。Par - 储存面荷载值的参数名（数组参数）。Par2 - 用于复数输入时的第二个值。该命令定义节点号与面荷载的函数关系，数组中值的位置（数组下标）表示节点号，

27、数组值表示面荷载的大小。该命令对于施加由其它软件计算出的节点面荷载时比较有用，但对于ANSYS 自动生成的有限元模型，其节点编号由系统自动确定，显然要直接应用这种函数关系并不容易。该命令所定义的函数关系，可用于 SF 和 SFE 命令。示例：! EX4.5 节点号及其荷载函数finish $ /clear $ /prep7 et,1,45 $ blc4,10,10,20 ! 定义单元类型，创建长方体esize,5 $ vmesh,all ! 定义单元尺寸，划分网格*dim,mypres,100 ! 定义数组 mppres *do,i,1,100 $ mypres(i)=i*10.0 $ *en

28、ddo ! 为数组赋值名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 32 页 - - - - - - - - - sffun,pres,mypres(1) ! 定义节点号与面荷载函数关系nsel,s,loc,y,10 $ sf,all,pres,10 ! 选择节点群，施加面荷载SFLIST ! 该面荷载的节点上的值为 10+i*10 *DO,I,1,100 $ MYPRES(I)=I*50.0 $ *ENDDO ! 为数组重新赋值，定义另组关系NSEL,S,LOC,z

29、,20 $ SF,ALL,PRES,0 !选 择节点群，并施加面荷载ALLSEL $ SFLIST ! 列表显示所有面荷载的值定义面荷载梯度命令： SFGRAD, Lab, SLKCN, Sldir, SLZER, SLOPE Lab - 面荷载标识符，结构分析为 PRES 。SLKCN - 斜率坐标系的参考号，缺省为0（总体直角坐标系）。Sldir - 在 SLKCN 坐标系中梯度（或斜率）的方向，其值可取：=X（缺省）：沿 X 方向的斜率，对非直角坐标系为 R 方向；=Y：沿 Y 方向的斜率，对非直角坐标系为方向；=Z：沿 Z 方向的斜率，对球或环坐标系为 方向；SLZER - 斜率基值为

30、 0 的坐标位置 。如为角度则单位为度，如果奇点在 180 ，则 SLZER 在 180 之间，如果奇点在 0 ，则 SLZER 在 0 360 之间。SLOPE - 斜率值，即单位长度或单位角度的荷载值，沿 Sldir 正方向递增为正，递减为负。该命令所定义的梯度（斜率）可为随后的 SF 、SFE 、SFL 和 SFA 命令使用，每个节点处的荷载按下式计算：CVALUE = VALUE + (SLOPE (COORD - SLZER) 其中 VALUE 是命令 SF 、SFE 、SFL 和 SFA 中的参数值， COORD 为节点坐标。定义的梯度仅在当前被激活，后面定义的梯度将替代前面的。一

31、旦设定了荷载梯度，则对随后的荷载施加命令都有效。取消荷载梯度，无参数的 SFGRAD 命令命令 SFGRAD,STAT 可显示当前的状态。该命令不能对 PIPE 系列单元施加梯度荷载，且该命令不能采用表格型边界条件。其余命令如 SFSCALE 、SFCUM 、SFLIST 和 SFDELE 等使用方法与前面同类命令类似。但 SFSUM 仅对节点群荷载有效（SF 命令施加的荷载），对于 SFE 、SFL 及 SFA 无效。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 3

32、2 页 - - - - - - - - - 2. 施加单元荷载在单元上施加面荷载命令： SFE, ELEM, LKEY, Lab, KVAL, VAL1, VAL2, VAL3, VAL4 ELEM- 拟施加面荷载的单元号，也可为ALL 或元件名。LKEY- 与面荷载相关的荷载控制参数，缺省为1，在每个单元的帮助中有说明。Lab- 面荷载标识符，结构分析为PRES 。KVAL- 当 Lab=PRES 时，KVAL=0 或 1 表示 VAL1VAL4为压力的实部KVAL=2 表示 VAL1VAL4为压力的虚部。VAL1- 第一个面荷载值或表格边界条件名称，比较典型的是在面上的第1 个节点上，节点

33、的顺序在单元中明确地给定。VAL2VAL4- 为面上节点的第2、3、4 个面荷载值，如果为空，则与VAL1 相等；如果为0 或其它空值则均为 0；对于 2D 平面单元，可对单元的任一面（实为单元边界） 施加面荷载，荷载施加到该单元面的角节点上（高次单元的中间节点荷载由系统自动处理），相邻角节点的数值可以不等。对于 3D 体单元，用SFE 施加面荷载时也要确定面号及方向才能保证正确（可根据单元节点列表确定单元面号），同样也可施加不同的荷载值使得该面上各节点荷载不同。对于 SHELL 单元，其和面为底面和顶面，其余为侧面（侧边）。SF 和 SFE 比较而言，对2D 平面单元， SF 施加单元周边面

34、荷载较为方便，而SFE 则施加单元任一边面荷载较为方便；对于3D 体单元， SF 施加的面荷载对各节点是等值的（除非使用SFFUN 定义），而 SFE可施加各节点不等值和等值两种面荷载；对于 SHELL 单元， SFE 较 SF 方便。一般而言，对于通过几何模型生成的有限元模型，通过SFL 和 SFA命令施加荷载更加便捷，且不易出错。在梁单元施加面荷载命令： SFBEAM, ELEM, LKEY, Lab, VALI, VALJ, VAL2I, VAL2J, IOFFST, JOFFST ELEM- 拟施加面荷载的单元号，也可为ALL 或元件名。LKEY- 荷载面号 (缺省为 1)，在每个梁单

35、元的帮助中有说明。Lab- 面荷载标识符，结构分析为PRES 。VALI,VALJ- 节点 I 和 J 附近的荷载数值。如VALJ 为空则与 VALI 相同，否则为其输入值。VAL2I,VAL2J- 当前未启用。IOFFSET-VALI荷载值的作用点离开I 节点的距离。JOFFSET-VALJ荷载值的作用点离开J 节点的距离。该命令是对梁单元（BEAM 系列）施加单元荷载的惟一命令，施加到梁单元线（LINE ）上的荷载不能转换到有限元模型。梁单元荷载有线性分布荷载、局部线性分布荷载、跨间集中力三种。对于梁单元的垂直和切向分布荷载其单位为“ 力/长度 ” ，而对于端部荷载则为“ 力” 。线性分布

36、荷载 ：如节点 I 和节点 J 的横向分布集度分别为q1 和 q2，则命令为 ： sfbeam,elem,1,pres,q1,q2 局部线性分布荷载，q1 到节点 I 的距离为 a1，q2 到节点 J 的距离为 a2, 则命令为：sfbeam,elem,1,pres,q1,q2,a1,a2 跨间集中力：设集中力为p1,到节点 I 的距离为 a1，则命令为：sfbeam,elem,1,pres,p1,a1,-1 !注意 JOFFSET 必须设为 -1 所有荷载均相对于单元而言，对每个单元可施加多个LKEY 不同的荷载，但对于同一LKEY 值，只能施加一种。如 BEAM3 单元，名师资料总结 -

37、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 32 页 - - - - - - - - - LKEY=1 为垂直单元轴线的荷载，LKEY=2 为平行单元轴线的分布荷载，而LKEY=3 或 4 时为单元端部面荷载（力）；同时可利用keyopt(10) 设置长度或长度比确定IOFFSET 或 JOFFSET 。!EX4.7 在梁单元上施加荷载finish$/clear$/prep7 et,1,beam3 ! 定义单元类型k,1$k,2,10$l,1,2 !创建关键点和线esize,10$l

38、mesh,all !定义单元数目，划分单元/pnum,elem,1 ! 设置单元号显示sfbeam,3,1,pres,50,100 !单元 3 施加垂直线性分布荷载，值分别为50 和 100 sfbeam,5,1,pres,100 !单元 5 施加垂直均布荷载，值为100 sfbeam,7,1,pres,50,100,0.2,0.1 !单元 7 施加垂直局部线性分布荷载，值为50 和 100 !50 距离 I 节点 0.2 ，100 距离 J 节点为 0.1 sfbeam,9,1,pres,100,0.4,-1 !单元 9 施加集中荷载100，距离 I 节点 0.4 sfbeam,3,2,pr

39、es,50,100,0.2,0.1 !单元 3 施加切向局部线性分布荷载三、 施加面载荷(续) 3. 在线上施加面荷载命令： SFL, LINE, Lab, VALI, VALJ, VAL2I, VAL2J LINE - 拟施加荷载的线号，也可为 ALL 或组件名。Lab - 面荷载标识符，结构分析为 PRES 。VALI - 线始端关键点处的面荷载值，也可为表格型边界条件的表格名。VALJ - 线末端关键点处的面荷载值，也可为表格型边界条件的表格名。如为空（缺省）与 VALI 相等，否则采用输入数据。VAL2I,VAL2J - 为复数输入时的虚部，而 VALI 和 VALJ 则为实部。该命令

40、仅对 2D 面单元的边界（线）、轴对称单元本身、壳单元边界（线）有效，对 3D 实体单元的线无效。对于 2D 面单元，其输入的面荷载值为“ 力/面积 ” ；而对壳单元，其输入的面荷载值为“ 力/长度 ” ，这点需要特别注意。4. 在面上施加面荷载命令： SFA, AREA, LKEY, Lab, VALUE, VALUE2 AREA - 拟施加面荷载的面号，也可为ALL 或元件名。LKEY - 荷载施加的面号(缺省为 1) 。如果面为体单元的表面，则 LKEY 将被忽略 ；对壳单元 LKEY 可取 1 或 2，而其它值无效，单元帮助中有详细说明。Lab - 面荷载标识符，结构分析为 PRES

41、。VALUE - 面荷载值，也可为表格名称。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 32 页 - - - - - - - - - VALUE2 - 对结构分析无意义。该命令对壳单元和 3D 体单元的面施加法向面荷载，对 2D 面单元无效。5. 面荷载梯度及其加载定义面荷载梯度后，可在 SF 、SFE 、SFL 和 SFA 命令中使用。如前所述，SFE 、SFL 及 SFBEAM 命令可以直接施加线性分布荷载，采用 SFGRAD 命令定义荷载梯度后，使用 SF 和

42、 SFA 命令施加线性分布荷载比较方便，如静水压力、圆柱体分布压力等。示例：! EX4.9 利用荷载梯度在直角坐标系下的施加方法FINISH $ /CLEAR $ /PREP7 et,1,82 $ blc4,10,60 ! 定义单元类型，创建面esize,2 $ amesh,all ! 定义单元尺寸，划分网格/PSF,PRES,NORM,2 ! 设置荷载显示方式sfgrad,pres,y,0,-5 ! 定义荷载梯度， SLZER=0 ，沿 Y 正方向递减 5 单位 /长度nsel,s,loc,x,0 ! 选择 X= 0，且 Y= 040 的节点群nsel,r,loc,y,0,40 sf,all

43、,pres,600 ! 对节点群施加面荷载，基值（Y=SLZER=0 处）为 600 ! 上述荷载施加结果：Y=0 处为 600 ，Y=40 处为 600+(40-0)(-5)= 400 sfgrad,pres,y,30,-20 ! 再重新定义梯度荷载，SLZER=30 ，斜率为 -20 nsel,s,loc,x,10 ! 选择 X= 10 的节点群sf,all,pres,0 ! 对节点群施加面荷载，基值（Y=SLZER=30 处）为 0 allsel $ eplot ! 如图 4-1 所示6. 表面效应单元施加面荷载如前所述，施加具有 LKEY 参数的面荷载与单元类型相关，对于 2D 面单元

44、仅可在单元边上或边界上施加平行于单元面的荷载；对于 3D 体单元，仅可施加单元面法向面荷载；对于 3D 壳单元，可施加单元面法向面荷载和在单元边上或边界上施加平行于单元面的荷载。但有时所要施加的荷载不属于上述情况，例如面的切向荷载或其它非法向面荷载等，此时可使用表面效应单元覆盖所要施加荷载的表面，并用这些单元作为“ 管道 ” 施加所需荷载。如 2 D 面单元和3 D 单元可分别使用 SURF153 单元和 SURF154 单元。示例：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1

45、5 页，共 32 页 - - - - - - - - - finish $ /clear $ /prep7 et,1,solid95 $ et,2,surf154 ! 定义 SOLID95 单元和表面效应单元 surf 154 blc4,10,10,40 ! 创建长方体esize,5 $ vmesh,all ! 定义单元尺寸，划分网格/psf,pres,tany,2 ! 设置压力显式方式（单元坐标系 Y 切向）nsel,s,loc,y,10 ! 选择 Y= 10 的所有节点type,2 $ esurf ! 设置单元类型 2, 生成表面效应单元esel,s,type,2 ! 选择单元类型为 2

46、的单元（表面效应单元）sfe,all,3,pres,100 ! 施加 LKEY= 3 的面荷载（切向）allsel ! 可查看单元荷载（求解过程与 SURF154 无关）四、施加体载荷在结构分析中，ANSYS 的体荷载只有温度，其标识符为 TEMP 。常用体载荷命令如下表：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 32 页 - - - - - - - - - 几个主要的体荷载施加命令如下： BF, NODE, Lab, VAL1 BFE, ELEM, Lab, S

47、TLOC, VAL1, VAL2, VAL3, VAL4 BFK, KPOI, Lab, VAL1 BFL, LINE, Lab, VAL1 BFA, AREA, Lab, VAL1 BFV, VOLU, Lab, VAL1 其使用方法与面荷载施加命令类似，例如第 1 个参数均为图素编号，也可为 ALL 或组件名；第 2 个参数 Lab = Ui 、ROTi (i = x 或 y 或 z)、TEMP 或 FLUE ；VAL1 VAL4 为体荷载值，其中 VAL2VAL4 为单元不同位置上的体荷载值；STLOC 为 VAL1 指定一个对应的起始位置。五、施加惯性荷载惯性荷载有加速度、角速度和角加

48、速度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 32 页 - - - - - - - - - 惯性荷载没有删除命令，要删除惯性荷载，衷心将荷载值设为 0 即可；且惯性载荷为斜坡荷载。ACEL、OMEGA 和 DOMEGA 命令分别用于施加在总体直角坐标系中的加速度、角速度和角加速度。需要注意的是 ACEL 命令施加的是加速度不是重力场，而重力加速度的方向与重力方向相反。因此要施加一个 -Y 方向的重力场，必须施加一个Y 方向的加速度。使用 CGOMGA 和 DCG

49、OMG 命令定义一转动物体的加速度和角加速度，但为相对于参考坐标系转动时的物理量（该物体绕参考坐标系转动）。CGLOC 命令用于指定参考坐标系相对于整个笛卡尔坐标系的位置。CMOMEGA 和 CMDOMGA 命令在单元元件上施加参考坐标系下的角速度和角加速度。ANSYS 定义的三种类型转动为：整个结构绕总体直角坐标系转动（OMEGA 和 DOMEGA 命令输入）；单元元件绕参考坐标系轴的转动（CMOMEGA 和 CMDOMEGA 命令）；整体直角坐标系绕加速度原点的转动（ CGOMGA 、DCGOMG 和 CGLOC命令）。以上三种类型转动中，可两两组合同时施加到结构上。此处仅介绍 ACEL

50、命令及使用方法，命令如下：命令： ACEL, ACELX, ACELY, ACELZ 其中ACELX, ACELY, ACELZ 分别为总体直角坐标系 X 轴、Y 轴和 Z 轴的结构线加速度值。六、施加耦合场荷载在耦合场分析中，通常将包含一个分析中的结果施加在第二个分析中作为荷载，例如可将热分析中计算得到的节点温度，作为体积荷载施加到结构分析中，形成耦合场荷载。施加耦合场荷载的命令为LDREAD 命令，该命令是从一个结果文件读出数据然后作为荷载施加到模型上。因此该命令不仅仅在施加耦合场荷载时使用，也可用于其它分析目的，例如可用于结构分析中读入反作用力作为进一步分析的荷载等。命令： LDREAD