A通用有限元程序ANSYS及应用四

硕士研究生学位课程讲义（2008）第五讲内容提要7.基本的加载及求解过程7.1荷载概述7.2荷载施加及修改7.3荷载步及时间选项7.4求解器选择及求解7.5多步求解及重启动8.数据后处理8.1创建列表及计算结果的列表输出8.2计算结果的图形显示8.3时间历程的图形显示8.4组合工况的结果输出8.5动画显示24March20081通用有限元程序ANSYS及应用硕士研究生学位课程讲义（2008）7.基本的加载及求解过程7.1荷载概述7.2荷载施加及修改7.3荷载步及时间选项7.4求解器选择及求解7.5多步求解及重启动24March20082通用有限元程序ANSYS及应用7.1荷载概述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)

集中载荷

－点载荷(结构分析_力)

面载荷

－作用在表面的分布载荷(结构分析_压力)

体积载荷

－作用在体积或场域内(热分析_体积膨胀)

惯性载荷

－结构质量或惯性引起的载荷(重力、角速度等)载荷分类June3,199637.2荷载施加及修改可在实体模型或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关键点加集中力在节点处约束FEA模型沿单元边界均布的压力在节点加集中力47.2荷载施加及修改(续1)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:57.2荷载施加及修改(续2)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。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FEA模型沿线均布的压力

均布压力转化到以线为边界的各单元上67.2荷载施加及修改(续3)实体模型加载:MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural77.2荷载施加及修改(续4)在关键点施加位移约束:

MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural>-Displacement>OnKeypointsExpand功能可使相同的载荷加在位于两关键点连线的所有节点上例要固定一边，只要拾取关键点1、2,并设置allDOFs=0和KEXPND=yes.K1K2类似地，可以在线和面上施加位移约束，但没有Expand功能选项。87.2荷载施加及修改(续5)加载面力载荷：MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural>-Pressure>OnLines仅输入一个数值即为均布压力注意：压力数值为正表示其方向指向作用面输入两个数值则定义线布压力97.2荷载施加及修改(续4)500JL3500

I1000JL3500

IL31000I500J线布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,将两个压力数值对调即可。VALI=500VALI=500VALJ=1000VALI=1000VALJ=500加载面力载荷（续）：107.2荷载施加及修改(续5)校验载荷通过

plotting

画出载荷:UtilityMenu:PlotCtrls>Symbols...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或通过listing列表载荷:UtilityMenu:List>Loads117.2荷载施加及修改(续6)注意:在实体模型上施加的载荷，只有到求解初始化时，才会被自动转化到有限元模型中的节点和单元上。但也可以不进行求解，通过执行以下操作将实体模型上的载荷转化到有限元节点和单元上:MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Operate>-TransfertoFE>127.2荷载施加及修改(续7)删除载荷MainMenu:Solution>-DefineLoads>-DeleteAllLoadData

选项可同时删除模型中的任一类载荷。Structural下单列的各选项则只删除模型选定的载荷。当实体模型被删除时,ANSYS将自动删除其上所有的载荷。但在删除由两关键点扩展形成的位移约束时例外！此时程序只删除两关键点上的约束，

而加载时扩展形成的中间节点的约束必须用手工删除。137.3荷载步及时间选项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）多重载荷步有三种方法可以用来定义并求解多载荷步多次求解方法载荷步文件方法向量参数方法7.3荷载步及时间选项14多次求解方法它是三种方法中最易理解的方法缺点：用户必须等到每一次求解完成后才能定义下一次载荷步（除非使用批处理方法）注意：只有在不离开求解过程时，此方法才有效。否则，必须指示程序进行重启动为了使用多次求解方法：定义第一个载荷步并存盘进行求解不要退出求解器，按需要为第二次求解改变载荷步并存盘进行求解不要退出求解器，继续进行步骤3和步骤4直到所有的载荷步完成进行后处理7.3荷载步及时间选项(续1)15载荷步文件方法当用户想离开计算机时，使用此方法求解多重载荷步是很方便的程序将每个载荷步写到一个载荷步文件，此文件名为jobname.sxx（sxx为载荷步号），然后使用一条命令，读进每个载荷步文件并开始求解

为了使用载荷步文件方法：1.定义第一个载荷步2.写荷载步文件：

MainMenu:Solution>LoadStepOpts>WriteLSFile(Jobname.sxx)3.为了进行第二次求解按需要改变载荷条件4.写到第二个文件5.利用载荷步文件进行求解

MainMenu:Solution>-Solve-FromLSFiles(Jobname.sxx)…7.3荷载步及时间选项(续2)16使用向量参数方法主要用于瞬态和非线性稳－静态分析。使用向量参数和循环语句来定义一个载荷随时间变化的表*DO,FYVAL,1,10,1*DIM,LOADVALS,,5F,1,FY,FYVALLOADVALS(1)=1,2,3,5,7SOLVE*DO,II,1,5,1*ENDDOF,1,FY,LOADVALS(II)SOLVE *ENDDO7.3荷载步及时间选项177.4求解器选择及求解求解器

的功能是求解关于结构自由度的联立线性方程组-这个过程可能需要花费几分钟(1,000个自由度)到几个小时或者几天(100,000-1,000,000自由度)，基本上取决于你所用计算机的速度。对于简单分析，可能需要一、两次求解。对于复杂的瞬态或非线性分析，可能需要进行几十次、几百次、或者甚至几千次求解。ANSYS提供了三个求解器用于一般求解：波前求解器（Frontalsolver）和

PCG求解器（

PCGsolver）（预条件共扼梯度,或者“Power求解器”）。稀疏矩阵求解器（Sparsesolver）

也可以使用，主要用于非线性问题。June3,1996187.4求解器选择及求解（续1）波前(Wavefront)求解器波前求解器经常发出“主对角值”或“主元”为小或负的警告或错误信息，指出求解发生奇异。任何一条信息都指出某个特定的自由度从你的约束中忽略掉。Power求解器Power求解器不检验求解的奇异问题。存在奇异的情况下，它仍可以计算求解，或者结果不收敛，但仍然进行所有的PCG迭代计算，并输出错误信息。June3,1996197.验4题求解究器选哈择及滨求解洋（续肥2）求解洪前的纹模型霉检查在求述解初叛始化谜前，逆应进沃行分蔑析数亲据检漂查，行包括辜下面裹内容今:统一灵的单嗓位单元监类型均和选询项材料谎性质泥参数考虑惧惯性践时应件输入偷材料租密度热应恶力分神析时利应输箱入材崇料的邮热膨映胀系舱数实常甚数禽(单井元特夫性)单元奔实常呢数和甚材料鼠类型喇的设缓置实体赤模型纪的质扁量特跳性蕉(Pr靠ep胁ro浙ce餐ss聪or悦>镜O信pe窑ra爽te帮>爬C休al烛cGe筛omIt坚em睁s)模型哭中不烂应存认在的欣缝隙壳单埋元的哭法向节点错坐标厘系集中推、体宫积载庄荷面力冠方向Ju心ne豪3敲,绸19螺96207.树4进求解毁器选的择及板求解逗（续产3）求解供失败毁的可弊能原增因没有挽获得插结果激的原志因是傲什么去?破往援往是钩求解具输入利的模轿型不振完整稼或存术在错睬误，意典型哀原因拜有:约束规不够!(通馋常出逮现的拘问题玻)。当模型型中取有非线驼性单扮元(如示缝隙ga捧ps耳、滑块sl绪id陵er访s、铰hi律ng仗es旧、索ca盖bl菠es等）柳，整体摆或部哲分结捏构出京现崩辟溃或“松脱”。材料嚼性质搅参数沸有负竖值,援如酿密度宇或瞬啊态热膊分析杏时的按比热步值。未约周束铰寨接结搭构，如两穿个水遭平运云动的残梁单女元在镰竖直聚方向狡没有异约束睡。屈曲-当应府力刚太化效私应为爽负（育压）紫时，迹在载蹦荷作辰用下惩整个瓣结构榜刚度钟弱化愁。如奴果刚笛度减槽小到归零或区更小释时，丹求解绕存在络奇异恳性，抚因为附整个士结构寇已发销生屈松曲。Ju孩ne播3以,高19腊96217.挂5印多步米求解单及重顷启动留待吊以后怒结合显实例珍介绍7.绿5悟荷载忧步及怖时间事选项22硕士煤研究劫生学忍位课者程讲闲义（分20规08劝）8.裙数哪据后猴处理8.止1眼创建村列表撒及计伟算结错果的宋列表荒输出8.火2仗计算汪结果工的图萌形显完示8.枣3屋时间挥历程稿的图僻形显氧示8.魂4丘组合颜工况项的结云果输配出8.降5弦动画手显示24品M阁ar慢ch王2姐00障823通用普有限迷元程碧序A屑NS松YS撞及应域用8.周数常据后争处理AN菜SY学S有两光个后杀处理壮器:通用阴后处题理器(即“PO睡ST闻1”抱)(即艺“PO姜ST生1”债)只能链观看炮整个艘模型援在某辱一时宅刻的孕结果炉。时间度历程亩后处缝理器(即“PO麻ST叉26店”)可观尼看模窄型在直不同疑时间过的结失果。炭但奔此后司处理摆器只御能用岔于处抗理瞬鞭态和劳/或骑动力画分析歪结果够。Ju特ne腐3润,昌19乏9624通用续后处晚理模舱块（币/PO青ST榆7）在进敢入通煎用后夜处理络阶段浩后，扶想画焦出分服析的岩结果滚，选纲择：Pl应ot切R斩es腐ul抓ts将>肾.想用夹列表踢的形首式列旷出分授析的彼结果屿，选亲择：Li可st煮R欺es字ul横ts陕>逼.想要嘴查询险某些穗结点漂或者翻单元竭处的惑应力智值以文及其武它分般析选扔项，州选择惧：Qu疾er喂y准Re篇su钞lt掌s静>.8.杜1减创建灰列表才及计测算结墨果的铸列表回输出24耐M秤ar可ch凝2绩00糟825通用晶有限自元程柄序A邮NS盈YS戏及应宋用8.变1否创建门列表举及计矛算结搂果的股列表大输出8.照1蹈结果纳列表晚中的墙分页跨控制分页颂控制填命令较：浊/PA坚GE/P切AG灶E,IL骡IN员E,IC饥HA掏R,BL隶IN脂E,BC谢HA复R示例娘：/P春AG膝E,介,议,切10彩00葡0!!遭!!每页化显示测10党00蓬0行每页显示的行数Ju蒙ne粥3榴,狗19辰96268.执4组合摘工况蜡的结趋果输竿出AN寄SY昌S中荷恩载组条的定顷义及斜荷载多组数燥据间顺的运裕算定义荷载燥组：LC湿DE非F,粗1,匀1,寸1!!缩慧!!披!!指定役第1荷载占步第1子步率为荷载疾组1LC甚DE加F,梅2,今2,雷1!!源!!谜!!指定化第2荷载鹿步第1子步榴为荷载丈组2LC块DE叮F,辣3,廉3,血1!!协!!忠!!指定控第3荷载涂步第1子步本为荷载锣组3荷载糊组数宗据操选作：LC兔FA舞CT砌,1日,1澡.2!!邮!!幕!!指定妖第1荷载展组缩放肾因子为1.恢2LC牺FA土CT且,2朴,2哲.0!!彩!!抹!!指定吓第2荷载美组缩放川因子为2.迈0LC慈FA胡CT庙,3拖,0观.3!!谣!!艳!!指定划第3荷载渣组缩放独因子为0.获324耳M损ar晓ch锈2夕00愁827通用