单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第10讲 加载、求解及后处理,李达,西南交通大学材料学院,10.1载荷,加载方式：,一是直接加载在节点与单元上；,二是加载在实体模型上,ANSYS加载与求解,分类：,一是边界条件,二是实际外力,2,1 按不同领域划分,构造力学：位移、集中力、压力分布力、,温度热应力、重力。热学：温度、热流率、热源、对流、无限外表。磁学：磁声、磁通量、磁源密度、无限外表。电学：电位、电流、电荷、电荷密度。流体力学：速度、压力。,自由度DOF-定义节点的自由度 DOF 值(构造分析_位移、热分析_ 温度、电磁分析_磁势等),集中载荷-点载荷(构造分析_力、热分析_ 热导率、电磁分析_ magnetic current segments),面载荷-作用在外表的分布载荷(构造分析_压力、热分析_热对流、电磁分析_magnetic Maxwell surfaces等),体积载荷-作用在体积或场域内(热分析_ 体积膨胀、内生成热、电磁分析_ magnetic current density等),惯性载荷-构造质量或惯性引起的载荷(重力、角速度等),耦合场载荷-以上的组合,2 按特性划分,4,10.2 有限元模型的加载,10.2.1 节点自由度的约束,1 一般约束：自由度的约束表达在位移上，通过给定三向坐标值来约束。,对称约束：可以是平面关于线对称，也可以是三维关于面对称。,输入对称面(或线)的法向坐标轴，坐标系编号,3 反对称约束,10.2.2 节点载荷的施加,力的方向,力的方式,力的数值,10.2.3 单元载荷的施加,加载过程与节点载荷类似，不是全部载荷都可以,施加在单元上。比方构造问题只有压力和温度,可以施加在单元上。,优点：便利，当转变单元和节点时无需重新施加，只需将载荷传递到有限元模型上。,缺点：对于初学者简洁产生过约束,10.3.1 关键点上载荷的施加,1 约束关键点,2 定义集中外力(力，力矩),5.3 实体模型的加载,关键点加载约束载荷,Main Menu:,Solution -Loads-Apply-Structural-Displacement On Keypoints,Expansion option 可使一样的载荷加在位于两关键点连线的全部节点上,拾取keypoints,例,要固定一边，只要拾取关键点6、7,并设置 all DOFs=0 和,KEXPND,=,yes,.,K6,K7,9,10.3.2 线上载荷的施加,1 约束,2 定义分布力,10.3.3 面上载荷的施加,与以上类似,无论实行何种加载方式,实体模型,加载到实体的载荷自动转化到其所属的,节点,或,单元,上,沿线的均布压力,FEA 模型,以线为边界的各单元上,施加载荷,12,将载荷转化到有限元模型上,说明:,只有到求解初始化时,，才将模型中的载荷自动转化到有限元模型中的节点和单元上。,Procedure,1.,2.,3.,下面将载荷转化到节点和单元上，不进展求解:,Main Menu:Solution -Loads-Operate,这些选项消逝的信息大致一样,13,两个数值,梯度压力,加载面力载荷,拾取,Line,输入单值为,均布载荷,14,VALI=500,VALI=500,VALJ=1000,VALI=1000,VALJ=500,500,L3,500,L3,1000,500,L3,1000,500,梯度压力载荷沿起始关键点(I)线性变化到其次个关键点(J。,梯度载荷,假设加载后梯度的方向相反,将两个压力数值颠倒即可。,15,Main Menu:Solution -Loads-Delete,All Load Data,选项可同时删除模型中的任一类载荷。,删除载荷,16,当删除实体模型时,ANSYS 将自动删除其上全部的载荷,实体模型,FEA 模型l,删除线上的均布压力,自动删除以线为边界的各单元均布压力,删除载荷,17,两关键点的扩展位移约束载荷例外：,删除两点的约束,只删除了两角点(CORNER)约束，而加载时扩展的(inside)节点约束必需手工删除.,实体模型,FEA模型l,删除载荷,18,第 2 课,求 解,19,10.4 求解,求解,求解结果保存在数据库中并输出到结果文件,(,Jobname.RST,Jobname.RTH,Jobname.RMG,or,Jobname.RFL,),结果文件,结果数据,数据库,求解器,结果,输入数据,22,求解时模型是否预备就绪?,在求解初始化前，应进展分析数据检查，包括下面内容:,统一的单位,单元类型和选项,材料性质参数,考虑惯性时应输入材料密度,热应力分析时应输入材料的热膨胀系数,实常数(单元特性),单元实常数和材料类型的设置,实体模型的质量特性(Preprocessor Operate Calc Geom Items),模型中不应存在的缝隙,壳单元的法向,节点坐标系,集中、体积载荷,面力方向,温度场的分布和范围,热膨胀分析的参考温度(与 ALPX 材料特性协调?),23,求解过程:,1.求解前保存数据库,2.将Output 窗口提到最前面观看求解信息,3.Main Menu:Solution -Solve-Current LS.,进展求解,Objective,描述求解过程,Procedure,1.,2.,3.,24,在求解过程中，应将OUTPUT窗口提到最前面。ANSYS 求解过程中的一系列信息都将显示在此窗口中，主要信息包括:,模型的质量特性-模型质量是准确的-质心和 质量矩的值有确定误差。,单元矩阵系数-当单元矩阵系数最大/最小值的比率 1.0E8 时将预示模型中的材料性质、实常数或几何模型可能存在问题。当比值过高时，求解可能中途退出。,模型尺寸和求解统计信息。,汇总文件和大小。,没有获得结果的缘由是什么?往往是求解输入的模型不完整或存在错误，典型缘由有:,约束不够!(通常消逝的问题)。,当模型中有非线性单元(如缝隙 gaps、滑块sliders、铰hinges、索cables等，整体或局部构造消逝崩溃或“松脱”。,材料性质参数有负值,如密度或瞬态热分析时的比热值。,未约束铰接构造，如两个水平运动的梁单元在竖直方向没有约束。,屈曲-当应力刚化效应为负压时，在载荷作用下整个构造刚度弱化。假设刚度减小到零或更小时，求解存在奇异性，由于整个构造已发生屈曲。,ANSYS的后处理,1 通用后处理：post1,2 时间历程后处理：post26,27,1 通用后处理,28,结果的绘图和列表(续),静力分析结果后处理的步骤主要包括,:,1.绘变形图,2.变形动画,3.支反力列表,4.应力等值线图,5.网格密度检查,介绍静力分析结果后处理的五个步骤,绘变形图,绘出构造在静力作用下的变形结果:,Main Menu:General Postprocessor Plot Results Deformed Shape.,变形动画,以动画方式模拟构造在静力作用下的变形过程:,Utility Menu:PlotCtrls Animate Deformed Shape.,支反力,在任一方向，支反力总和必等于在此方向的载荷总和。,节点反力列表:,Main Menu:General Postprocessor List Results Reaction Solution.,应力等值线,应力等值线方法可清晰描述一种结果在整个模型中的变化，可以快速确定模型中的“危急区域”。,显示应力等值线:,Main Menu:General Postprocessor Plot Results -Contour Plot-Nodal Solution.,应力等值线动画,结果动画:,Utility Menu:,PlotCtrls,Animate Deformed Results,关于PowerGraphics的说明,PowerGraphics 特点:,快速重画、图形轮廓清晰。,模型显示光滑、具有相片的真实感。,支持单元类型 lines、pipes、elbows、contact 等单元和几何实体 lines、areas、volumes 等。,PowerGraphics 翻开(缺省),PowerGraphics 关闭,