3种动载荷加载方法

1、本例提示本例将学习ANSYS中载荷步控制方法以及施加动态载荷得三种加载方法：多载荷步法、表载荷法与函数载荷法。1、问题描述一个下端固定得圆柱顶面上承受如图3-1所示得动态压力载荷，试确定其顶面位移响应。已知圆柱长度为0、15m，直径为0、03m,材料得弹性模量为2、06x105MPa,泊松比为0、3,密度为7800kg/m3。图31动态载荷示意图2、多载荷步法多载荷步法求解思路为：首先，为每一个载荷步施加载荷并设置载荷步参数。然后,将每个载荷步写入载荷步文件，最后一次性求解所有载荷步。对于本问题：定义载荷步1：-在要求得部位上添加约束；-在要求得节点上施加载荷0;-规定施加此力得终止时间（1e

2、6）,指出时间步长0、05与变化方式为Ramp方式；-规定输出控制，-将此载荷步写入载荷步文件1中。定义载荷步2:-在要求得节点上施加载荷22、5;-规定施加此力得终止时间（0、5）,指出时间步长0、05与变化方式为Ramp方式；-规定输出控制，-将此载荷步写入载荷步文件2中。定义载荷步3:-改变载荷值为10、0;-规定终止时间（1、0）。其她设置同前；-将此载荷步写入载荷步文件3中。定义载荷步4:-删除力或将其值设置为零；-规定终止时间（1、5），变化方式为Stepped方式；其她设置同前。-将此载荷步写入载荷步文件4中?前处理步骤1画模型（1）绘制立方块：选择菜单MainMenu:Prep

3、rocessorModelingCreateVolumeCylinderSolidCylinder,输入底面圆心坐标（0,0）、半径0、03/2、高度0、15/2，单击OK按钮。（2）保存几何模型：选择菜单UtilityMenu:As,在存储数据库对话框中得SaveDatabaseto中输入数据库名:Geometry、db。步骤2设属性（1）定义单元类型：选择菜单MainMenu:PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete,在单元类型对话框中单击Add按钮，在弹出得单元库对话框中选择Solid与Brike8node185（即选Solide185单元），单击OK

4、按钮,再单击Close按钮。（2）定义材料属性：选择菜单MainMenu:PreprocessorMaterialPropsMaterialModel在弹出得材料属性窗口中依次双击Structural,Linear,Elastic与Isotropic,在弹出得对话框中设置EX（弹性模量）为2、06e+11;PRXY（泊松比）为0、3,单击OK按钮。在MaterialModelsAvailable列表框中单击路径：StructuralDensity,在密度DENS一栏中输入7800，单击OK按钮。退出材料定义窗口。步骤3分网格（1）定义单元尺寸：选择菜单MainMenu:Preprocessor

5、MeshingMeshTool,单击MeshTool对话框Global项中得Set按钮,在单元尺寸对话框中，设置Size=5（单元长度为5）,单击OK按钮。（2）分格:选择菜单MainMenu:PreprocessorMeshingMeshTool,选中Mesh栏中得Sweep单选钮，单击MeshTool对话框中得Mesh按钮，在绘图区单击选中圆柱，单击左侧得拾取对话框中得OK按钮。步骤4保存网格模型：选择菜单UtilityMenu:As,在存储数据库对话框中得SaveDatabaseto中输入数据库名:Mesh、dbo求解步骤1指定分析类型：选择菜单MainMenu:SolutionAnal

6、ysisTypeNewAnalysis,选Transient单选钮，选中Full（完全法）单选钮，单击OK按钮。步骤2对第一个载荷步施加载荷a）添加约束：选择菜单MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructureDisplacementOnArea,在图形区中单击圆柱底面，单击左侧得拾取对话框中得Apply按钮,在施加约束对话框中选择All,单击OK按钮。b）添加载荷：选择菜单MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框中设VALUE=0

7、,单击OK按钮。c）设置载荷步：选择菜单MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,如图216所示,在求解控制对话框得Basic卡中完成以下设置：Timeatendofloadstep（结束时间）为1e6,Numberofsubstep（子载荷步数）为5,Frequency为writeEverysubstep（存储所有计算结果）,在求解控制对话框得Transient卡中设置选中Rampedloading单选钮，单击OK按钮。d）写载荷步文件1:选取菜单途径选择菜单MainmenuSolutionLoadStepOptsWriteLSFile，弹出

8、WriteLoadStepFile对话框。在Loadstepn处输入1,单击OK按钮。图32求解控制对话框步骤3对第二个载荷步施加载荷a）添加载荷：选择菜单MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框中设VALUE=22、5,单击OK按钮。b）设置载荷步：选择菜单MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,在求解控制对话框得Basic卡中完成以下设置：Timeatendofloadstep（结束时间）为0、5,Numbero

9、fsubstep（子载荷步数）为5,Frequency为writeEverysubstep（存储所有计算结果），单击OK按钮。c）写载荷步文件2:选取菜单途径选择菜单MainmenuSolutionLoadStepOptsWriteLSFile,弹出WriteLoadStepFile对话框。在Loadstepn处输入2,单击OK按钮。步骤4对第三个载荷步施加载荷a）添加载荷：选择菜单MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框中设VALUE=10,单击OK按钮。b）设置载

10、荷步：选择菜单MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,在求解控制对话框得Basic卡中完成以下设置：Timeatendofloadstep（结束时间）为1、0,Numberofsubstep（子载荷步数）为5,Frequency为writeEverysubstep（存储所有计算结果），单击OK按钮。c）写载荷步文件3:选取菜单途径选择菜单MainmenuSolutionLoadStepOptsWriteLSFile,弹出WriteLoadStepFile对话框。在Loadstepn处输入3,单击OK按钮。步骤5对第四个载荷步施加载荷a）添加载

11、荷：选择菜单MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框中设VALUE=0,单击OK按钮。b）设置载荷步：选择菜单MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,在求解控制对话框得Basic卡中完成以下设置：Timeatendofloadstep（结束时间）为1、5,Numberofsubstep（子载荷步数）为5,Frequency为writeEverysubstep（存储所有计算结果）,在求解控制对话框得Transient卡

12、中设置选中Steppedloading单选钮，单击OK按钮。c）写载荷步文件4:选取菜单途径选择菜单MainmenuSolutionLoadStepOptsWriteLSFile,弹出WriteLoadStepFile对话框。在Loadstepn处输入4,单击OK按钮。步骤6求解：选择菜单MainMenuSolutionSolverFromLSFile，弹出SolveLoadStepFiles对话框。在StartingLS处输入1;在EndingLS处输入4。单击OK按钮。当求解完成时会出现一个Solutionisdone得提示对话框。单击close。3、结果处理POST26观察节点146得位

13、移时间历程结果步骤1定义结果变量：选择菜单MainMenu:TimeHistPostpro,单击按钮，单击NodalSolutionrDOFSolutionZpnentofdisplacement,设ValuName为Xiangying,单击OK按钮，在图形区单击顶面上得节点，单击拾取对话框中OK按钮。步骤2绘制位移响应曲线：选择菜单MainMenu:TimeHistPostpro,选中前面定义得Xiangying变量，单击按钮，绘制位移响应曲线，见图39(a)。Finish/Clear/PREP7CYL4,0、03/2,0、15ET,1,SOLID185MP,EX,1,2、06e11MP,P

14、RXY,1,0、3MP,DENS,1,7800ESIZE,0,5,VSWEEP,AllFINISH/SOLANTYPE,4TRNOPT,FULLNSUBST,5,0,0OUTRES,ERASEOUTRES,ALL,ALLKBC,0TIME,1e6DA,1,ALL,SFA,2,1,PRES,0LSWRITE,1,TIME,0、5SFA,2,1,PRES,22、5LSWRITE,2,TIME,1、0SFA,2,1,PRES,10LSWRITE,3,TIME,1、5KBC,1SFA,2,1,PRES,0LSWRITE,4,LSSOLVE,1,4,1,FINISH/POST26FILE,'fi

15、le','rst','、'NSOL,2,96,U,Z,UZ_2PLVAR,2,3、表格载荷法表格载荷法得求解思路为：首先，将载荷时间历程用表格表示。然后，用数组参数定义载荷随时间变化得表。最后，施加表载荷，作为一个载荷步一次性求解。表格载荷法得加载过程定义表格参数表施加已有表载荷r表格载荷步控制。对于本问题得载荷表为：表31载荷时间历程表序号时间/s载荷10020、522、531、01041、000001051、50?前处理重复多载荷步求解中得相应步骤或打其保存得网格模型数据库Mesh、db。?求解步骤1指定分析类型：选择菜单MainMenu:Solut

16、ionAnalysisTypeNewAnalysis,选Transient单选钮，选中Full（完全法）单选钮，单击OK按钮。步骤2添加约束：选择菜单MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructureDisplacementOnArea,在图形区中单击圆柱底面，单击左侧得拾取对话框中得Apply按钮，在施加约束对话框中选择All,单击OK按钮。步骤3定义表格载荷a）定义表格：选择菜单UtilityMenu:ParameterArrayParameterDefine/Edit,在数组定义对话框中单击Add按钮，在新数组对话框中设ParameterName为Tab

17、leload,ParameterType为Table,设I,J,K为(5,1,1),Var1为Time,单击OK按钮完成表定b）填充表格：选择菜单UtilityMenu:ParameterArrayParameterDefine/Edit,在数组定义对话框中选中前面定义得表格Tableload，单击Edit按钮,在表填充对话框中输入时间载荷历程表，如图所示，单击菜单，单击OK按钮完成表填充。内AddEqPMJTFvddFTW1ParamourTrCha*arUJtal§ForT,pe=_ftfi_£/odyiV«1AshYinjibkidnwMMPiwe-Vdii

18、h&bJe-<X七卅Jt.Z步骤4施加表载荷：选择菜单MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructurePressureOnArea,在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框中设SFA下拉式列表框为ExistingTable,在弹出得表载荷选择对话框中选中TableLoad表载荷，单步骤5设置载荷步：选择菜单MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,如图216所示,在求解控制对话框得Basic卡中完成以下设置：Timeatendofloadstep（结束时间）为1、5,Numbero

19、fsubstep（子载荷步数）为50,Frequency为writeEverysubstep（存储所有计算结果）,在求解控制对话框得Transient卡中设置选中Rampedloading单选钮，单击OK按钮。图33求解控制对话框击OK按钮。步骤6求解：选择菜单MainMenuSolutionSolveCurrentLS,单击OK按钮。当求解完成时会出现一个Solutionisdone得提示对话框。单击close。结果处理重复多载荷步求解中得相应步骤,POST26观察顶面位移时间历程结果。Finish/Clear/PREP7CYL4,0、03/2,0、15ET,1,SOLID185MP,EX,

20、1,2、06e11MP,PRXY,1,0、3MP,DENS,1,7800ESIZE,0,5,VSWEEP,AllFINISH*DIM,Tab_Load,TABLE,5,1,1,Time,!*SET,TAB_LOAD(1,0,1),0*SET,TAB_LOAD(2,0,1),0、5*SET,TAB_LOAD(2,1,1),22、5*SET,TAB_LOAD(3,0,1),1*SET,TAB_LOAD(3,1,1),10*SET,TAB_LOAD(4,0,1),1、001*SET,TAB_LOAD(5,0,1),1、5/SOLUANTYPE,4TRNOPT,FULLLUMPM,0!*NSUBST,

21、50,0,0OUTRES,ERASEOUTRES,ALL,ALLTIME,1、5DA,1,ALL,SFA,2,1,PRES,%TAB_LOAD%SOLVEFINISH/POST26FILE,'file','rst','、'NSOL,2,51,U,Z,UZ_2PLVAR,2,3、函数载荷法函数载荷法得求解思路为：首先，将载荷时间历程用函数工具表示。然后，将载荷时间函数转换为表格载荷。最后，施加已有表载荷，作为一个载荷步一次性求解。函数载荷法得加载过程：定义函数关系式转换为表格载荷r施加已有表载荷r表格载荷步控制。图所示得载荷时间历程函数为：()3、

22、前处理重复多载荷步求解中得相应步骤或打其保存得网格模型数据库Mesh、db。?求解步骤1指定分析类型：选择菜单MainMenu:SolutionAnalysisTypeNewAnalysis,选Transient单选钮，选中Full(完全法)单选钮，单击OK按钮。步骤2添加约束：选择菜单MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructureDisplacementOnArea,在图形区中单击圆柱底面，单击左侧得拾取对话框中得Apply按钮，在施加约束对话框中选择All,单击OK按钮。步骤3定义函数载荷a)定义函数载荷：选择菜单UtilityMenu：Paramet

23、erFunctionDefine/Edit,在函数编辑窗口得Function卡中选中Multivaluedfunctionbasedonregimevariable(分段函数)单选钮，在下拉式列表框中选择regimevar为TIME。在regime1卡片中，设自变量范围为0,0、5,Result=45*TIME(TIME不能输入，列表框中选择TIME)。重复上述步骤，在regime2卡片中，设自变量范围为0、5,1、0,Result=25*TIME+35。在regime3卡片中，设自变量范围为1、0,1、5,Result=0。在函数编辑窗口中单击菜单在文件保存对话框中设文件名为Load，单击O

24、K按钮,在函数编辑窗口中单击菜单完成载荷函数定义。b）转换为表格载荷：选择菜单UtilityMenu:ParameterFunctionReadfromFile,选中前一步保存得函数Load、fun,在函数载荷对话框得Tableparametername（表格载荷名称）中输入Fun_load，单击OK按钮，将载荷函数转化为表格载荷。c）施加表载荷：选择菜单MainMenu:SolutionDefineLoadsrApplyStructurePressureOnArea,在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框中设SFA下拉式列表框为ExistingTable，在弹出得表载荷选择对

25、话框中选中TableLoad表载荷，单击OK按钮。图34求解控制对话框步骤4设置载荷步：选择菜单MainMenu:SolutionAnalysisTypeSol'sControl,如图216所示,在求解控制对话框得Basic卡中完成以下设置：Timeatendofloadstep（结束时间）为1、5,Numberofsubstep（子载荷步数）为50,Frequency为writeEverysubstep（存储所有计算结果）,在求解控制对话框得Transient卡中设置选中Rampedloading单选钮，单击OK按钮。步骤5求解：选择菜单MainMenuSolutionSolveCu

26、rrentLS,单击OK按钮。当求解完成时会出现一个Solutionisdone得提示对话框。单击close。结果处理重复多载荷步求解中得相应步骤,POST26观察顶面位移时间历程结果。Finish/Clear/PREP7CYL4,0、03/2,0、15ET,1,SOLID185MP,EX,1,2、06e11MP,PRXY,1,0、3MP,DENS,1,7800ESIZE,0,5,VSWEEP,AllFINISH!定义函数*DEL,_FNCNAME*DEL,_FNCMTID*DEL,_FNCCSYS*SET,_FNCNAME,'Fun_Load'*SET,_FNCCSYS,0!

27、/INPUT,Load、func,1*DIM,%_FNCNAME%,TABLE,6,5,4,%_FNCCSYS%!Beginofequation:TIME*SET,%_FNCNAME%(0,0,1),0、0,999*SET,%_FNCNAME%(2,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(3,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(4,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(5,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(6,0,1),0、0*SET,%_FNCNAME%(0,1,1),1、0,99,0,1,1,0,0*SET,%_FNCNAME%(0,2,1),0

28、*SET,%_FNCNAME%(0,3,1),0*SET,%_FNCNAME%(0,4,1),0*SET,%_FNCNAME%(0,5,1),0!Endofequation:TIME!Beginofequation:45*TIME*SET,%_FNCNAME%(0,0,2),0、5,999*SET,%_FNCNAME%(2,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(3,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(4,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(5,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(6,0,2),0、0*SET,%_FNCNAME%(0,1,2),1、0,1,0,45,0,0,1*SET,%_FNCNAME%(0,2,2),0、0,2,0,1,1,3,1*SET,%_FNCNAME%(0,3,2),0,99,0,1,2,0,0*SET,%_FNCNAME%(0,4,2),0*SET,%_FNCNAME%(0,5,2