《加载边界条》PPT课件.ppt

Training Manual 加载边界条件加载边界条件 第 9 章 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 对模型施加载荷约束，然后通过求解器计算有限元解。 载荷可以在前处理器或求解器中施加。 第9章 - 加载 概述 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 载荷可以分为五类： 自由度约束指定自由度值。诸如应力分析中的 位移或热分析中的温度。 集中载荷点载荷。如力或热流率。 表面载荷分布在表面的载荷，如压力或对流。 体载荷体或场载荷，如温度（引起膨胀）或内部 热生成率。 惯性载荷由于结构质量或惯性引起的载荷，如重力 或转动速度。 第9章 - 加载 定义载荷 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 可以对实体模型加载或对有限元模型直接加载（节点和单元） 实体模型更容易加载，因为可供拾取的实体少。 而且，实体模型加载荷是独立于网格的。如果改变网格无需 重新加载。 节点约束 FEA FEA 模型模型 单元表面施加压力 节点力 线约束 实体模型实体模型 线上施加压力 关键点上的力 第9章 - 加载 定义载荷 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 无论怎样加载，求解器最终将把载荷加在有限元模型 上。因此，在求解时加在实体模型上的载荷，将自动在求解时加在实体模型上的载荷，将自动 转化到有限元模型上转化到有限元模型上。 在求解之前，通过使用SBCTRAN命令，也可以将实 体模型载荷转化到有限元模型上。在察看实体模型和 有限元模型上所有载荷的时候经常用到。 例如，如果压力是加在面上，在绘制单元的时候将 见不到压力，必须通过SBCTRAN 命令或者在求解 之后才能看到。 第9章 - 加载 定义载荷 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 输入一个 压力值即为 均布载荷, 两个数值 定义 坡度压力 说明：压力数值为正表示其方向指向表面 Main Menu: Solution -Loads- Apply Pressure On Lines 加载面力载荷加载面力载荷 拾取 Line INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual VALI = 500 VALI = 500 VALJ = 1000 VALI = 1000 VALJ = 500 500 L3 500 L3 1000 500 L3 1000 500 坡度压力载荷沿起始关 键点(I) 线性变化到第二 个关键点 (J)。 如果加载后坡度的方向 相反, 将两个压力数值颠 倒即可。 加载面力载荷加载面力载荷 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 所有的力、位移和其它与方向有关的节点参量，都在 节点坐标系中描述。 输入参量： 力和力 矩 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ 位移约 束 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ 节点耦 合与节点约束方程 等 输出参量： 计算得 到的位移 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ 反力 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ 其它 第第 9 9 章章 - - 加载加载 节点坐标系节点坐标系 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 加载菜单 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 加载菜单 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 节点坐标系和模型中的每个节点有关。 缺省时，节点坐标系与整体直角坐标系一致缺省时，节点坐标系与整体直角坐标系一致。例如， 所有施加的力和位移约束，缺省时都是在整体直角坐 标系中。 X Y Xn Yn Xn Yn Xn Yn Xn Yn 第9章 - 加载 .节点坐标系 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 必要时，可以把节点坐 标系旋转到不同的方位。 例如： 模拟一个斜的滚动支座 。 施加径向力、切向力。 施加径向约束（比如模 拟一个承受压力的刚性 销）、切向约束。 第9章 - 加载 .节点坐标系 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 第9章 - 加载 .节点坐标系 旋转节点坐标系旋转节点坐标系分四步： 1. 选择想要旋转的节点选择想要旋转的节点。 2. 激活想要旋转节点的坐标系激活想要旋转节点的坐标系 (或事先，事先，生成一 个局部坐标系），例如， CSYS,1。 3. 选择Main Menu Preprocessor Modeling Move/Modify Rotate Node CS To Active CS, 然后按 Pick All 按钮。 或使用 NROTAT,ALL。 4. 重新激活所有节点。 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 注意：当在反对称约束上施加对称约束时，ANSYS 自动旋转边界上所有节点。 重要提示：节点坐标系经常采用笛卡尔坐标系。 NROTAT 只是简单的将节点坐标系转到局部坐标系只是简单的将节点坐标系转到局部坐标系 或者整体坐标系或者整体坐标系，但是但是节点坐标系与他们没有任何依节点坐标系与他们没有任何依 赖或联系赖或联系，节点坐标系只对节点上的结果起作用节点坐标系只对节点上的结果起作用。 第9章 - 加载 .节点坐标系 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 位移约束也被用于施加对称和反对称边界条件。 对称边界条件：指向边界的位移和绕边界的转动被 固定。 反对称边界条件：平行边界的位移和绕垂直边界的 转动被固定。 反对称边界 ROTX=0 UY=UZ=0 对称边界 UX=0 ROTY=ROTZ=0 Y X 第9章 - 加载 位移约束 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 力是施加在节点或关键点的力是施加在节点或关键点的 集中载荷（或集中载荷（或“ “点载荷点载荷” ”）。）。 点载荷适合于线单元模型点载荷适合于线单元模型， 例如，梁，桁架，翼梁，弹簧例如，梁，桁架，翼梁，弹簧 等。等。 在在实体单元或壳单元中实体单元或壳单元中 ，点载荷往往引起应力异常，点载荷往往引起应力异常， 如忽略点附近应力，结果仍然如忽略点附近应力，结果仍然 可以接受。请记住：可以通过可以接受。请记住：可以通过 选择选择“ “忽略忽略” ”施加点载荷的单元施加点载荷的单元 （unselectunselect）。）。 第9章 - 加载 集中载荷 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 在下面左图所示的二维实体单元中，注意加力位置出现最大应力 SMAX (24,652)。 当不选择力附近的节点单元时，SMAX (12,279) 就会移到底部角点 处，这是由该角点处约束引起的另一处应力异常。 第9章 - 加载 .集中载荷 Reflected about x-z plane half symmetry model reentry corner INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 不选底部角点附近的节点和单元，可以在孔附近得到 预期的应力 SMAX (7,895)。 第9章 - 加载 集中载荷 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 注意：对轴对称模型： 输入整个 360上的力的值。 输出值 (反力) 也是基于整个 360上的值。 例如，假定一个半径为 r 的圆柱形壳体，边缘施加 Plb/in 的载荷，把这个载荷施加在二维轴对称壳模型上( 例如 SHELL51 单元)，要施加 2prP 的力。 r P lb/in2prP lb 第9章 - 加载 集中载荷 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 载荷步 说明载荷步的含义 一个载荷步是指边界条件和载荷选项的一次设 置，用户可对此进行一次或多次求解。 一个分析过程可以包括： 单一载荷步（常常这是足够的） 多重载荷步 有二种基本方法可用来定义并求解多载荷步 多次求解方法 载荷步文件方法 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 多载荷步方法 有多个载荷情况可以这样 处理: 在一个载荷步求解所有载荷 单独施加每一个载荷条件并 求解多个载荷步 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 多载荷步方法 利用多载荷步可以: 将结构对每一种载荷条件的响应分别处理 出来； 在后处理中将这些响应以任何方式合并起 来 (称为载荷工况组合，只对线性分析有效 ) 两种方式定义求解多载荷步: 多步求解的方法 载荷步文件方法 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 多载荷步方法 多步求解的方法 在不离开求解器的情 况下，顺序求解 适合于批处理方式 输入或建立模 型 划分网格 施加载荷 求解 (载荷步 1) 施加不同的载 荷 求解 (载荷步 2) 施加不同的载 荷 求解 (载荷步 3) 等等 查看结果 操作期间不操作期间不 可查看结果可查看结果 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 载荷步文件方法 将载荷步信息写到载荷文 件中 : Solution -Load Step Opts- Write LS File 或用 LSWRITE 命令 载荷文件命名为 jobname.s01, .s02, .s03, 等 在所有载荷写出后，可用 一个命令 LSSOLVE 或 Solution -Solve- From LS Files 顺序读入每一个文 件并求解 输入或建立模型 划分网格 施加载荷 写载荷文件 (.s01) 施加不同载荷 写载荷文件 (.s02) 施加不同载荷 写载荷文件 (.s03) 等等 从载荷文件求解 查看结果 多载荷步方法 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 删除载荷 Main Menu: Solution -Loads- Delete 选项只删除模型选定的 载荷。 All Load Data 选项 可同时删除模型中 的任一类载荷。 INTRODUCTION TO ANSYS 11.0 Training Manual 检查施加的载荷 激活载荷符号画图： Utility Menu Plot