第4章-加载、求解、结果后处理.ppt

September30 1998 M4 1 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 第四章 加载 求解 结果后处理 September30 1998 M4 2 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 本章的目标是 假如已将几何模型划分网格 应如何加载 求解 ModuleObjective LessonObjectives 目标 第1课 载荷4 1 列表和分类载荷 4 2 在实体模型上完成下列操作 a 加载 b 校验载荷 c 删除载荷 第2课 求解4 3 描述求解过程 第3课 结果后处理4 4 描述ANSYS后处理中观看结果的各种功能 4 5 描述静力分析结果后处理的五个步骤 September30 1998 M4 3 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 第1课加载 September30 1998 M4 4 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 载荷分类 Objective 4 1 列表和分类载荷 ANSYS中的载荷可分为 自由度DOF 定义节点的自由度 DOF 值 结构分析 位移 热分析 温度 电磁分析 磁势等 集中载荷 点载荷 结构分析 力 热分析 热导率 电磁分析 magneticcurrentsegments 面载荷 作用在表面的分布载荷 结构分析 压力 热分析 热对流 电磁分析 magneticMaxwellsurfaces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 magneticcurrentdensity等 惯性载荷 结构质量或惯性引起的载荷 重力 角速度等 September30 1998 M4 5 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 Objective 4 2a 加载 可在实体模型或FEA模型 节点和单元 上加载 在关键点处约束 实体模型 沿线均布的压力 在节点处约束 在节点加集中力 September30 1998 M4 6 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 续 几何模型加载独立于有限元网格 重新划分网格或局部网格修改不影响载荷 加载的操作更加容易 尤其是在图形中直接拾取时 直接在实体模型加载的优点 Guidelines September30 1998 M4 7 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 续 无论采取何种加载方式 ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型 因此 加载到实体的载荷将自动转化到其所属的节点或单元上 加载到实体的载荷自动转化到其所属的节点或单元上 沿线均布的压力 均布压力转化到以线为边界的各单元上 September30 1998 M4 8 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 续 注意到这是很长的菜单 对于结构分析 部分菜单呈暗淡灰色 表示不属于结构分析的范畴 ANSYS可由模型中的单元类型识别分析类型 实体模型加载 MainMenu Solution Loads Apply 说明 可通过在preferences中选择适当的分析类型过滤菜单中的选项 September30 1998 M4 9 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 续 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 MainMenu Solution Loads Apply Pressure OnLines 加载面力载荷 拾取Line September30 1998 M4 10 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 续 VALI 500 VALI 500VALJ 1000 VALI 1000VALJ 500 L3 1000 500 500 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 续 September30 1998 M4 11 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 续 轴对称载荷可加载到具有对称轴的3 D结构上 3 D轴对称结构可用一2 D轴对称模型描述 加载轴对称载荷 10 直径 5 半径 轴对称模型 3 D结构 对称轴 September30 1998 M4 12 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 续 加载轴对称载荷 注意以下方面 载荷数值 包括输出的反力 基于360度转角的3 D结构 在右图中 轴对称模型中的载荷是3 D结构均布面力载荷的总量 TotalForce 2pr 47 124lb 准则 3 D结构 2 D有限元模型 Axisofsymmetry September30 1998 M4 13 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 续 在关键点加载位移约束 加载约束载荷 MainMenu Solution Loads Apply Structural Displacement OnKeypoints Expansionoption可使相同的载荷加在位于两关键点连线的所有节点上 拾取keypoints 例要固定一边 只要拾取关键点6 7 并设置allDOFs 0和KEXPND yes September30 1998 M4 14 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 加载 续 加载约束载荷 续 在线和面上加载位移约束 MainMenu Solution Loads Apply Structural Displacement OnLines OROnAreas 拾取lines 拾取areas September30 1998 M4 15 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 校验载荷 实体模型载荷显示在几何模型上 体 面 线或关键点 有限元模型载荷在画节点或单元时显示 通过plotting画出载荷 UtilityMenu PlotCtrls Symbols 或通过listing列表载荷 UtilityMenu List Loads Objective 4 2b 校验载荷 September30 1998 M4 16 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 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 下面将载荷转化到节点和单元上 不进行求解 MainMenu Solution Loads Operate 这些选项出现的信息大致相同 September30 1998 M4 17 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 删除载荷 MainMenu Solution Loads Delete AllLoadData选项可同时删除模型中的任一类载荷 individualentitiesbypicking选项只删除模型选定的载荷 而 4 2c 删除载荷 Objective September30 1998 M4 18 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 删除载荷 续 当删除实体模型时 ANSYS将自动删除其上所有的载荷 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 September30 1998 M4 19 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 删除载荷 续 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 节点约束必须手工删除 September30 1998 M4 20 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 第2课求解 September30 1998 M4 21 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 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 orJobname RFL 结果文件 结果数据 数据库 求解器 结果 输入数据 September30 1998 M4 22 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 求解时模型是否准备就绪 在求解初始化前 应进行分析数据检查 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 CalcGeomItems 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 September30 1998 M4 23 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 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 MainMenu Solution Solve CurrentLS 进行求解 Objective 4 3 描述求解过程 September30 1998 M4 24 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 进行求解 续 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 模型质量是精确的 质心和质量矩的值有一定误差 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 September30 1998 M4 25 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 进行求解 续 没有获得结果的原因是什么 往往是求解输入的模型不完整或存在错误 典型原因有 约束不够 通常出现的问题 当模型中有非线性单元 如缝隙gaps 滑块sliders 铰hinges 索cables等 整体或部分结构出现崩溃或 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 未约束铰接结构 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 在载荷作用下整个结构刚度弱化 如果刚度减小到零或更小时 求解存在奇异性 因为整个结构已发生屈曲 September30 1998 M4 26 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 第3课结果后处理 September30 1998 M4 27 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 结果的绘图和列表 ANSYS有两个后处理器 通用后处理器 即 POST1 只能观看整个模型在某一时刻的结果 如 结果的照相 snapshot 时间历程后处理器 即 POST26 可观看模型在不同时间的结果 但此后处理器只能用于处理瞬态和 或动力分析结果 在这一课只讨论通用后处理器 Objective 4 4 介绍ANSYS后处理功能 September30 1998 M4 28 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 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 Guidelines Objective 4 5 介绍静力分析结果后处理的五个步骤 September30 1998 M4 29 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 绘变形图 绘出结构在静力作用下的变形结果 MainMenu GeneralPostprocessor PlotResults DeformedShape September30 1998 M4 30 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 变形动画 以动画方式模拟结构在静力作用下的变形过程 UtilityMenu PlotCtrls Animate DeformedShape September30 1998 M4 31 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 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 MainMenu GeneralPostprocessor ListResults ReactionSolution September30 1998 M4 32 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 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 危险区域 显示应力等值线 MainMenu GeneralPostprocessor PlotResults ContourPlot NodalSolution September30 1998 M4 33 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 应力等值线动画 结果动画 UtilityMenu PlotCtrls Animate DeformedResults September30 1998 M4 34 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 关于PowerGraphics的说明 PowerGraphics特点 快速重画 图形轮廓分明 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打开 缺省 PowerGraphics关闭 September30 1998 M4 35 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 检查网格精度 由于网格密度影响分析结果的精度 因此有必要验证网格的精度是否足够 有三种方法进行网格精度检查 1 观察 Visualinspection 2 误差估计3 将网格加密一倍 重新求解并比较两者结果 注意 有些情况下这种做法不适用 September30 1998 M4 36 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 观察 画出非平均 unaveraged 应力等值线 例如 画出单元应力而不是节点应力 显示每个单元的应力寻找单元应力变化大的区域 这些区域应进行网格加密 在MeshTool中对网格加密非常方便 MeshTool将在后面的内容介绍 Averagedstresscontours Unaveragedstresscontours September30 1998 M4 37 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 误差估计 ANSYS对平均应力和非平均应力采用几种不同的误差计算方法 误差估计只在进入后处理前PowerGraphics被关闭的情况下进行 如果进入后处理后关闭PowerGraphics则ANSYS将重新计算误差因子 关闭PowerGraphics 应力等值线图可显示应力分布和最大最小值范围 这可表明误差的大小 通过画出结构能误差的等值线图 可显示误差较大的区域 这些区域需要网格加密 画出所有单元的应力偏差图 可给出每个单元的应力误差值 平均应力和非平均应力不同 September30 1998 M4 38 IntroductiontoANSYS Release5 5 001128 应力平均 FEA的计算结果包括通过计算直接得到的初始量和导出量 任一节点处的DOF结果 UX UY TEMP等 是初始量 它们只是在每个节点计算