通用有限元程序ANSYS及应用第六讲

硕士研究生学位课程讲义（2006）通用有限元程序ANSYS及应用(六)

二OO六年三月三十一日31March20061通用有限元程序ANSYS及应用硕士研究生学位课程讲义（2006）第六讲内容提要6.基本的加载及求解过程

6.1荷载概述6.2荷载施加及修改6.3荷载步及时间选项6.4求解器选择及求解6.5多步求解及重启动7.数据后处理7.1创建列表及计算结果的列表输出7.2计算结果的图形显示7.3时间历程的图形显示7.4组合工况的结果输出7.5动画显示31March20062通用有限元程序ANSYS及应用硕士研究生学位课程讲义（2005）第六讲内容提要（续）8.结构分析常用单元性能简介8.1空间杆、梁单元8.2平面单元8.3板壳单元8.4实体单元8.5钢筋混凝土单元31March20063通用有限元程序ANSYS及应用硕士研究生学位课程讲义（2005）6.基本的加载及求解过程6.1荷载概述6.2荷载施加及修改6.3荷载步及时间选项6.4求解器选择及求解6.5多步求解及重启动31March20064通用有限元程序ANSYS及应用6.1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June3,199656.2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66.2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:76.2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86.2荷载施加及修改(续3)实体模型加载:MainMenu:Solution>-DefineLoads>-Apply>-Structural96.2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。106.2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116.2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）：126.啦2跪荷载许施加贤及修方改(粘续5域)校验饱载荷通过pl负ot筐ti裂ng画出建载荷苹:Ut浓il光it归y咽Me晕nu师:锄P莲lo劣tC半tr壤ls歼>烦S区ym舅bo萄ls光.救..实体允模型谢载荷忌显示驳在几辨何模业型上粱(碎体、面、线或功关键袍点)有限瞎元模伸型载葱荷在跃画节吊点或赏单元叼时显誉示或通摩过li才st祥in沾g列表异载荷系:Ut用il盾it恋y产Me模nu农:何L挤is瞒t呀>锣Lo桑ad包s136.轰2多荷载旱施加屯及修猜改(用续6帝)注意贡:在实架体模粉型上呜施加吐的载厦荷，誓只有猪到求薪解初毫始化时厅，才蹈会被绳自动疑转化耽到有秆限元惑模型维中的舰节点和愚单元厌上。但也静可以草不进谣行求模解，漂通过邻执行添以下混操作椒将实瞧体模警型上慌的载销荷转零化到绒有限辛元节爬点和肉单元谷上:Ma伤in印M孤en贿u:储So滨lu炸ti机on嚼>堡-臂De签fi闪ne世L因oa尺ds旱>-O驼pe缝ra铸te捏>苦-以Tr下an登sf舱er便t热o少FE龟>146.鬼2餐荷载禁施加恶及修链改(止续7揭)删除窑载荷Ma巩in她M战en茎u:副So大lu估ti膜on捎>灶-珠De梳fi虚ne炭L鸟oa裁ds贵>-D近el字et拨eAl搅l桨Lo约ad登D亚at嗽a选项杏可同专时删丹除模早型中袖的任除一类疯载荷铺。St蠢ru间ct贱ur芬al下单要列的使各选棚项则催只删质除模袋型选舞定的浮载荷楚。当实闯体模把型被游删除妻时,AN派SY考S将自泡动删义除其苍上所拢有的班载荷丧。但在删除员由两关腐键点筒扩展释形成寺的位币移约缺束时岂例外让！此时悦程序只删住除两关键笋点上的欧约束缺，而加系载时型扩展胳形成冤的中广间节包点的以约束裙必须为用手声工删编除。156.捐3悲荷载顾步及翁时间妖选项一个稻载荷课步是蝴指边摸界条甜件和鼓载荷总选项与的一霸次设梁置，筹用户翅可对绵此进挑行一解次或枝多次阁求解脑。一个侄分析艇过程裕可以逐包括妄：单一插载荷情步（做常常贷这是碌足够采的）多重民载荷析步有三碍种方手法可浮以用坡来定器义并扰求解研多载梨荷步多次杏求解乒方法载荷迈步文吴件方推法向量仆参数检方法6.材3士荷载宾步及赶时间萍选项16多次姨求解呼方法它是或三种脖方法扭中最拼易理昨解的讲方法缺点卫：用杯户必倒须等吧到每哭一次耗求解柱完成榜后才已能定扑义下屈一次供载荷挣步（傅除非贷使用罩批处慨理方书法）注意埋：只尘有在承不离齿开求佣解过分程时絮，此强方法本才有搏效。相否则恼，必股须指喇示程才序进度行重竹启动为了问使用感多次塌求解抢方法：定义盟第一县个载驾荷步暮并存窃盘进行抽求解不要详退出肾求解殊器，窜按需翼要为秤第二硬次求哈解改择变载坝荷步系并存到盘进行坡求解不要反退出摆求解铺器，饿继续极进行合步骤扭3和店步骤略4直赵到所芝有的叶载荷丧步完准成进行弱后处仰理6.范3跨荷载查步及骂时间恋选项你(续宁1)17载荷绒步文头件方晕法当用箱户想垫离开看计算东机时挂，使垂用此砌方法羡求解栏多重敌载荷秀步是喘很方票便的程序摇将每驾个载而荷步给写到劳一个匆载荷条步文当件，悔此文并件名苏为jo懂bn抛am室e.sx咳x（sx晨x为载蝇荷步动号）冰，然扬后使耕用一绩条命虹令，旨读进亡每个培载荷朋步文吩件并呈开始缝求解为了受使用颗载荷爆步文尽件方链法：1.激定证义第增一个往载荷丈步2.写荷微载步私文件垒：Ma脚in摆M弃en府u:亮S阔ol右ut粪io眨n欣>暑Lo临ad霜S吓te神p钩Op婆ts趴>汽Wr妄it阁e泼LS启F聚il灾e(Jo务bn延am藏e.sx坝x)3.为了醉进行开第二吴次求爆解按庄需要益改变帖载荷我条件4.涝写笋到第亡二个浆文件5.吧利蝴用载技荷步兵文件忽进行丈求解Ma钞in窜M停en旦u:偿S央ol夫ut怕io税n防>头-S循ol滔ve低-秤Fr悄om香L没S今Fi遥le衔s(Jo服bn散am费e.sx明x)…6.银3距荷载迈步及琴时间经选项驰(续东2)18使用陶向量惰参数谱方法主要单用于急瞬态斗和非欲线性誓稳－鬼静态牌分析坦。使用菌向量宏参数慨和循逐环语派句来祸定义顾一个俊载荷右随时统间变夏化的肃表*DO碎,F合YV辆AL霜,1察,1充0,垫1雹*熄DI挤M,评LO林AD政VA况LS往,,单5F,果1,报FY枕,F兼YV疲AL芹L忍OA帝DV星AL以S(握1)粪=1宫,2明,3段,5导,7SO肌LV左E煎*D稳O,鸟II述,1挎,5衣,1*E关ND击DO卖F转,1绕,F介Y,蚕LO典AD首VA档LS秃(I叫I)SO诊LV聚E*E婚ND盈DO6.慰3孕荷载烤步及抄时间淡选项196.赵4画求解兵器选扇择及声求解求解榆器的功稿能是拘求解被关于烘结构援自由泡度的千联立仆线性宜方程醋组万-洗这个诱过程滚可能续需要慈花费枪几分蚊钟(桶1,觉00爪0个惰自由民度)档到几骄个小污时或乎者几敬天自(1幕00滩,0钞00垃-雹1蛇,0镇00灿,0顺00秆自汽由度员)，恐基本赔上取校决于墓你所群用计蛇算机奇的速笨度。唉对于犬简单维分析律，可厨能需笔要一圾、两批次求叫解。仗对于速复杂抹的瞬芳态或跳非线贺性分风析，疮可能坛需要预进行迅几十喝次、称几百愧次、求或者泽甚至灾几千鸦次求冈解。AN却SY采S提供情了三占个求词解器拳用于恋一般规求解永：波前认求解究器（Fr谢on留ta茶l英so件lv昏er初）和PC誓G求解惯器（PC柿G醉so合lv阀er地）（预条鸡件共扼较梯度疤,落或者稀“Po穿we歪r求解猛器”借）。稀疏杜矩阵蛮求解孕器（Sp械ar属se抽s扎ol咸ve讽r）也可睛以使泽用，菠主要赤用于瓣非线雨性问栽题。Ju锈ne崭3要,静19痕96206.醉4趴求解旦器选希择及胸求解马（续爹1）波前悲(Wa宅ve农fr捧on叠t)求解谷器波前散求解删器经赖常发沃出“婚主对极角值桂”或册“主蹲元”采为小躬或负辅的警云告或衰错误窝信息院，指输出求卖解发网生奇寺异。稀任何哈一条摊信息奔都指胞出某哨个特吉定的年自由暂度从街你的叉约束堤中忽适略掉痕。Po房诚we戚r求解侵器Po蹦we旦r求解捧器不后检验轿求解裙的奇辨异问嚷题。禽存在搏奇异型的情准况下停，它辅仍可惠以计馒算求虏解，层或者掘结果祥不收污敛，尘但仍瞒然进胶行所企有的PC盼G迭代援计算浸，并害输出暮错误阻信息纳。Ju怒ne刑3设,战19趴96216.茅4押求解意器选膝择及限求解乎（续颠2）求解惠前的蚂模型陶检查在求仅解初乳始化岗前，麦应进痕行分哨析数锅据检挑查，坝包括工下面款内容宾:统一时的单河位单元兰类型孔和选邮项材料裳性质挑参数考虑在惯性茫时应证输入光材料寒密度热应屡力分热析时尺应输础入材侵料的千热膨盲胀系峰数实常与数毙(单爬元特此性)单元厕实常呢数和洒材料螺类型赢的设脸置实体丛模型盼的质刚量特寻性梦(Pr惊ep肚ro己ce碎ss竭or蔽>宣O丝式pe粱ra厨te私>获C感al改cGe丝式omIt险em果s)模型宵中不份应存侍在的星缝隙壳单程元的决法向节点士坐标喝系集中岁、体泥积载腹荷面力叫方向Ju辈ne拿3雷,乌19男96226.引4英求解宜器选胆择及煎求解勒（续理3）求解狠失败样的可剖能原碰因没有士获得咸结果醒的原赴因是齿什么图?星往佛往是圆求解掏输入输的模肆型不蜂完整左或存枣在错警误，仔典型慎原因磁有:约束矛不够!(通启常出询现的淡问题醒)。当模桃型中祸有非线并性单越元(如喘缝隙ga割ps神、滑块sl逗id爽er狠s、铰hi锡ng迈es分、索ca京bl寻es等）确，整体早或部貌分结眯构出壤现崩钩溃或“松脱”。材料罚性质诉参数墙有负扇值,同如借密度坛或瞬在态热搭分析趁时的铺比热吴值。未约秩束铰性接结股构，如两门个水隙平运疼动的罗梁单桂元在肉竖直竟方向服没有逗约束蕉。屈曲-当应砌力刚通化效蠢应为羊负（苹压）员时，形在载耻荷作星用下肾整个侦结构阔刚度歇弱化悟。如柱果刚纳度减倘小到疑零或侮更小包时，挥求解倍存在肢奇异袭性，城因为枝整个昨结构猫已发扯生屈婚曲。Ju润ne著3泊,欧19钱96236.狡5贸多步拍求解览及重夏启动留待踩以后饥结合亩实例谨介绍6.季5熔荷载窑步及卸时间歪选项24硕士跟研究傍生学税位课拨程讲搬义（咳20育06败）7.析数询据后勿处理7.鞠1热创建心列表夸及计弃算结范果的葱列表榴输出7.巡寿2徒计算库结果目的图摆形显迹示7.套3哈时间裕历程东的图李形显寸示7.猫4易组合湾工况吹的结而果输杏出7.纳5倒动画叫显示31乞M鲁ar主ch插2筝00芹625通用旋有限纵元程涨序A辈NS境YS漠及应搂用7.叶数婶据后高处理AN禾SY殖S有两邮个后唯处理昼器:通用参后处魄理器(即“PO勇ST象1”佛)(即础“PO娃ST擦1”足)只能狱观看睬整个规模型祸在某顽一时理刻的下结果腾。时间给历程柿后处配理器(即“PO东ST税26呢”)可观村看模剑型在幸不同浑时间夜的结欢果。拾但腰此后岩处理任器只粘能用伏于处贷理瞬葡态和肆/或剂动力刚分析童结果贞。Ju狭ne沾3萌,革19坟9626通用愉后处递理模钥块（泊/PO随ST焰7）在进口入通凳用后豪处理亲阶段窄后，携想画精出分骡析的脏结果鹊，选遭择：Pl橡ot皆R努es轰ul砍ts欧>顺.想用宴列表里的形涂式列垮出分烦析的虑结果榨，选遵择：Li虫st靠R利es伸ul会ts弃>火.想要翻查询命某些惭结点幅或者歪单元仰处的梨应力造值以朴及其阀它分愧析选亮项，闷选择闸：Qu尝er你y路Re房诚su虹lt原s汤>.7.决1感创建扫列表凤及计将算结排果的公列表坐输出31否M努ar防ch场2班00浆627通用孟有限迟元程粮序A杯NS枯YS皆及应率用7.困1拴创建唉列表奖及计贴算结减果的绳列表言输出7.森1甲结果京列表溪中的闻分页优控制分页丽控制罪命令纽奉：俩/PA虚GE/P书AG边E,IL绵IN诵E,IC蛇HA撤R,BL蜻IN门E,BC谅HA情R示例薄：/P葛AG欺E,尖,怒,复10内00缎0!!译!!每页预显示屈10枝00能0行每页显示的行数Ju种ne锹3鼻,乒19泡96287.辟4组合福工况电的结鞋果输蠢出AN乏SY闸S中荷镰载组益的定予义及矩荷载尸组数袋据间贤的运捧算定义荷载渴组：LC态DE粒F,喉1,斩1,薪1!!堵!!努!!指定层第1荷载句步第1子步蜂为荷载俩组1LC中DE磁F,争2,桥2,格1!!寇!!辫!!指定柱第2荷载蠢步第1子步辫为荷载绣组2LC殿DE绩F,芽3,宿3,宿1!!援!!叹!!指定兼第3荷载歉步第1子步问为荷载慎组3荷载魔组数丈据操浓作：LC架FA手CT糟,1骑,1辆.2!!沉!!序!!指定昂第1荷载站组缩放钻因子为1.尚2LC成FA累CT棋,2域,2粉.0!!旺!!只!!指定客第2荷载谁组缩放杜因子为2.蹈0LC把FA妄CT破,3绩,0教.3!!纸!!沉!!指定摆第3荷载漏组缩放没因子为0.叨331敢M拉ar宇ch范2委00巩629通用忘有限等元程元序A句NS弊YS词及应择用7.志4组合赞工况乎的结乖果输抱出（续奥）AN参SY能S中荷烛载组柔的定胀义及倡荷载扑组数隐据间沃的运禽算组合芽工况牧运算盒：LC霞AS贞E,枯1!!缘瑞!!暖!!将荷载刊组1结果造读入陶至当港前数佛据库LC崭OP船ER差,A昂DD谋,2!!婶!!灵!!当前纸数据叔库结篇果＋荷载泡组2的数孤据LC辩OP蠢ER头,A晋DD危,3!!轿!!喊!!当前春数据丑库结蔑果＋荷载孔组3的数轻据上述碍操作者的最祝终结什果：组合津结果朗＝椅1庄.2棍*荷载扯1+2.尘0*荷载由2+0.矮3*荷载约331迟M苗ar禾ch驾2缩慧00泳630通用妇有限脆元程锡序A垄NS现YS慈及应划用硕士燥研究洪生学山位课俱程讲扶义（未20记06谨）8.结构绢分析薄常用斥单元量性能恶简介8.瓣1空间柜杆、少梁单哀元8.荐2平面久单元8.仍3板壳畜单元8.厌4实体愈单元8.敬5钢筋弱混凝遮土单浆元31记M趟ar饺ch腐2亩00宣631通用逮有限廊元程逮序A旁NS华YS该及应盈用8.克结构竿分析寒常用梁单元献性能公简介在单钳元手该册(资料假或在蔽线帮霞助)中，AN北SY忌S单元闻库有僵10益0多臂种单肌元类言型，紫其中灿许多牛单元撞具有京好几蛇种可浴选择印特性摔来胜填任不迫同的粱功能柳。有宇限元职建模柳的工鼓作之割一就扩是将料单元称的选狭择范腿围缩宝小到来少数草几个拍单元掏上。单元赵种类具体单元名称单元图示ANSYS单元名称单元特性(类别,编号)31初M勤ar沙ch姨2胳00慢632通用全有限被元程尺序A悟NS即YS秃及应枪用8.狂结构猾分析黎常用商单元恩性能培简介煮（续使1）常用仆单元巧的形董状.....点(质量)面(薄壳,二维实体,轴对称实体)线性二次.............线(弹簧，梁，杆，间隙)体(三维实体)线性二次....................Ju俯ne倚3括,况19摆9633在结厘构分钥析中基，结爪构的露应力幼状态良决定乌单元洽类型轿的选辛择。选择蔽维数员最低两的单淘元去页获得鼻预期育的结况果(尽量怒做到朱能选烧择点格而不巴选择您线，能选絮择线箱而不司选择掘平面视，能且选择欲平面诸而不派选择嗓壳，孩能选筛择壳凭而不困选择颂三维舌实体).对于筹复杂爹结构贷，应峰当考掏虑建咱立两投个或险者更览多的旦不同捏复杂狡程度民的模琴型。嫂你可吩以建旨立简嘉单模支型，刷对结报构承封载状嫩态或慢采用桑不同气分析笛选项起作实恋验性巷探讨止。8.汪结构默分析酒常用贸单元江性能慰简介做（续腔2）选择考单元某的基决本准筝则Ju折ne零3索,逃19热9634线单箭元:Be详am(梁妄)单榨元是血用于盲螺栓们(杆球)，瞒薄壁姐管件偏，C形截防面构驴件，蒙角钢焦或者裁狭长皮薄膜轨构件婶(只寻有膜刺应力凶和弯右应力签的情类况)融等模树型。Sp害ar(杆)单屈元是诊用于躺弹簧革，螺摘杆，穴预应词力螺绞杆和午薄膜辟桁架酱等模椅型。Sp胡ri屡ng单元识是用剥于弹王簧，吹螺杆远，或截细长恒构件压，或通过再刚度散等效侍替代舒复杂魂结构顽等模刑型。主要闻单元庭类型杂举例赴18.却1肤空间与杆、科梁单害元Ju胆ne拐3答,隐19蔬9635X-芦Y平面刮单元:单元著定义躲在整从体笛底卡尔X-慕Y平面顾内（袖有限很元模碗型必墙须建锡在此传面内捡），补分平面勇应力脂、平令面应伏变或逢轴对阻称几恋种受芹力状敢态。平面厉应力史或应捡变:OKNJMPLIIJK,L,OPNMTriangularOptionY(orAxial)X(orRadial)主要注单元建类型全举例拔2-发18.蜻2平面单元Ju器ne帖3岗,奖19获9636平面蛮应力假定践在Z方向封上的灭应力夕为零搞，主龄要有夜以下走特点度：当Z方向畏上的斑几何颗尺寸优远远声小于X和Y方向上的器尺寸遣才有锈效。所有增的载购荷均密作用码在XY平面月内。在Z方向任上存均在应化变。运动翁只在XY平面蜂内发胶生。允许口具有六任意钓厚度(Z方向翼上)。平面量应力分析粱是用纱来分倘析诸历如承屈受面蠢内载街荷的弓平板垒、承比受压效力或拖远离凉中心碌载荷抄的薄讨圆盘吗等结冤构。主要立单元纱类型抵举例眼2-杜28.斥2平面单元渴（续羊1）Ju结ne粒3舱,芒19京9637平面团应变假定哥在Z方向白的应夺变为磨零，虎主要胀具有息以下骂特点镰：当Z方向紫上的余几何贤尺寸恭远远廉大于X和Y方向上的笔尺寸枕才有遭效。所有伏的载每荷均魂作用悬在XY平面以内。在Z方向盛上存包在应辅力。运动乒只在XY平面词内发忙生。平面魄应变方分析翼是用粪于分齐析那灭种一捐