ANSYS加载与求解.ppt

1、加载与求解,内容概览,载荷类型 节点坐标系 求解器 多载荷步,自由度约束 定义自由度值, 如应力分析中的位移 或热分析的温度 集中力点载荷, 如力或热流率 表面载荷表面的分布载荷, 如压力或对流 体载荷体或场力,如温度(引起热膨胀)或内部热生成 惯性载荷由于结构的质量或惯性引起的载荷,如重力及旋转角速度,ANSYS载荷类型,ANSYS载荷类型,实体模型载荷 易于施加 与有限元模型独立 坐标系与节点和单元坐标系可能不同 不能显示所有实体模型载荷,有限元模型载荷 不便施加 跟随有限元模型 载荷显示比较直观,力载荷,对结构分析避免应力奇异 力为集中载荷, 施加到节点或关键点上 适于加到梁、杆及弹簧等

2、线单元上,节点坐标系,所有的力及其他方向相关的节点量是在节点坐标系下表达的 输入量: 力和力矩 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ 位移约束 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ 耦合及约束方程 等等 输出量: 计算出的位移UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ 反力 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ 等等,节点坐标系,节点坐标系依附在模型的每一个节点上 缺省，节点坐标系平行于总体笛卡尔坐标系。所有施加的力和位移约束缺省都是按总体笛卡尔坐标系进行表示的。 可以将节点坐标系旋转到任意的局部坐标系上,求解器,求解器用于求解表征结构自由度的

3、线性方程组 一个载荷步的线性静力分析需要一次这样的求解。非线性或瞬态分析要求几十上百甚至数千次这样的求解,求解器,ANSYS的求解器可以分为两种类型: 直接消去求解器 波前 Sparse 迭代求解器 PCG (预条件共轭梯度) ICCG (不完全的乔里斯基共轭梯度) JCG (雅可比共轭梯度) 并行求解器 (需要特殊的授权文件) AMG (Algebraic Multigrid) DDS (分布区域求解器),求解器,直接消去求解器 如下进行计算: 1.形成单个单元矩阵 2.读入第一个单元的自由度 3.消去任何已知的或可用其他自由度表达的自由度, 然后将方程写到 .tri文件中。剩余的自由度构成

4、波前 4.对所有单元重复步骤2 和3直到所有自由度都已消去。.tri 文件现在包含对角化矩阵 5.通过回代计算自由度解, 然后利用单元矩阵计算单元解,求解器,波前是求解器在三角化过程中没有消去的剩余自由度数。将会随求解的进行而膨胀和收缩，当所有自由度都消去时最终变为零 最大波前数直接影响求解时间 ANSYS 在求解开始时自动重新对单元进行编号。,求解器,迭代求解器 如下进行求解: 1.形成单个单元矩阵 2.组集总体刚度矩阵 3.对所有自由度从零值开始迭代到收敛 4.利用单元矩阵计算单元解 ANSYS迭代求解器 PCG, JCG, ICCG的不同主要在于所用的预条件类型,求解器,并行求解器 (需

5、特殊授权) AMG (代数多极运算) 迭代求解器可以在单处理器或多处理器环境下使用。 DDS (Distributed Domain Solver) 把大模型分解为小的域，然后把这些小的域送到多处理器中处理。,求解器,多载荷步,有多个载荷条件可以这样处理: 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,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离处理出来 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: 多个求解的方法 载荷步文件方法,多载荷步方法,多个求解的方法 在不离开求解器的情况下，顺序求解 适于批处理方式,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,多载荷步方法,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