1、第 四 章:加載、求解、結(jié)果后處理,本章的目標(biāo)是，假如已將幾何模型劃分網(wǎng)格, 應(yīng)如何加載、求解.,Module Objective,Lesson Objectives,目 標(biāo),第1課. 載荷 4-1.列表和分類載荷。 4-2.在實(shí)體模型上完成下列操作: a.加載. b.校驗(yàn)載荷. c.刪除載荷. 第2課. 求解 4-3.描述求解過(guò)程. 第3課. 結(jié)果后處理 4-4.描述ANSYS后處理中觀看結(jié)果的各種功能. 4-5.描述靜力分析結(jié)果后處理的五個(gè)步驟.,第 1 課加 載,載荷分類,Objective,4-1.列表和分類載荷,ANSYS中的載荷可分為: 自由度DOF - 定義節(jié)點(diǎn)的自由度（ DOF

2、 ） 值 (結(jié)構(gòu)分析_位移、熱分析_ 溫度、電磁分析_磁勢(shì)等) 集中載荷 - 點(diǎn)載荷 (結(jié)構(gòu)分析_力、熱分析_ 熱導(dǎo)率、電磁分析_ magnetic current segments) 面載荷 - 作用在表面的分布載荷 (結(jié)構(gòu)分析_壓力、熱分析_熱對(duì)流、電磁分析_magnetic Maxwell surfaces等) 體積載荷 - 作用在體積或場(chǎng)域內(nèi) (熱分析_ 體積膨脹、內(nèi)生成熱、電磁分析_ magnetic current density等) 慣性載荷 - 結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷 (重力、角速度等),加載,Objective,4-2a.加載.,可在實(shí)體模型或 FEA 模型 (節(jié)點(diǎn)和單元)

3、 上加載.,在關(guān)鍵點(diǎn)處約束,實(shí)體模型,沿線均布的壓力,在節(jié)點(diǎn)處約束,在節(jié)點(diǎn)加集中力,加載 (續(xù)),幾何模型加載獨(dú)立于有限元網(wǎng)格. 重新劃分網(wǎng)格或局部網(wǎng)格修改不影響載荷. 加載的操作更加容易 ,尤其是在圖形中直接拾取時(shí).,直接在實(shí)體模型加載的優(yōu)點(diǎn):,Guidelines,加載 (續(xù)),無(wú)論采取何種加載方式,ANSYS求解前都將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型.因此, 加載到實(shí)體的載荷將自動(dòng)轉(zhuǎn)化到 其所屬的節(jié)點(diǎn)或單元上。,加載到實(shí)體的載荷自動(dòng)轉(zhuǎn)化到其所屬的節(jié)點(diǎn)或單元上,沿線均布的壓力,均布?jí)毫D(zhuǎn)化到以線為邊界的各單元上,加載 (續(xù)),注意到這是 很長(zhǎng)的菜單, 對(duì)于結(jié)構(gòu)分析，部分菜單呈暗淡灰色，表示不屬于結(jié)構(gòu)分

4、析的范疇。 (ANSYS 可由模型中的單元類型識(shí)別分析類型),實(shí)體模型加載: Main Menu: Solution -Loads- Apply ,說(shuō)明: 可通過(guò)在preferences 中選擇適當(dāng)?shù)姆治鲱愋瓦^(guò)濾菜單中的選項(xiàng)。,加載 (續(xù)),輸入一個(gè) 壓力值即為 均布載荷, 兩個(gè)數(shù)值 定義 坡度壓力,說(shuō)明：壓力數(shù)值為正表示其方向指向表面,Main Menu: Solution -Loads- Apply Pressure On Lines,加載面力載荷,拾取 Line,加載 (續(xù)),VALI = 500,VALI = 500 VALJ = 1000,VALI = 1000 VALJ = 500

5、,L3,1000,500,500,坡度壓力載荷沿起始關(guān)鍵點(diǎn)(I) 線性變化到第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) (J)。 如果加載后坡度的方向相反, 將兩個(gè)壓力數(shù)值顛倒即可。,加載面力載荷（續(xù)）,加載 (續(xù)),軸對(duì)稱載荷可加載到具有對(duì)稱軸的3-D 結(jié)構(gòu)上。 3-D 軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)可用一2-D 軸對(duì)稱模型描述。,加載軸對(duì)稱載荷,10” 直徑,5” 半徑,軸對(duì)稱模型,3-D 結(jié)構(gòu),對(duì)稱軸,加載 (續(xù)),加載 軸對(duì)稱載荷, 注意以下方面: 載荷數(shù)值 (包括輸出的反力) 基于360度轉(zhuǎn)角的3-D結(jié)構(gòu)。 在右圖中，軸對(duì)稱模型中的載荷是3-D結(jié)構(gòu)均布面力載荷的總量。,Total Force = 2pr = 47,124 lb.,準(zhǔn)

6、則,3-D 結(jié)構(gòu),2-D 有限元模型,Axis of symmetry,加載 (續(xù)),在關(guān)鍵點(diǎn)加載位移約束:,加載約束載荷,Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Keypoints +,Expansion option 可使相同的載荷加在位于兩關(guān)鍵點(diǎn)連線的所有節(jié)點(diǎn)上,拾取keypoints,例 要固定一邊，只要拾取關(guān)鍵點(diǎn)6、7,并設(shè)置 all DOFs = 0 和 KEXPND = yes.,加載 (續(xù)),加載約束載荷（續(xù)）,在線和面上加載位移約束:,Main Menu: Solution -Loads-

7、Apply -Structural- Displacement On Lines + OR On Areas+,拾取 lines,拾取areas,校驗(yàn)載荷,實(shí)體模型載荷顯示在幾何模型上 (體、面、線或關(guān)鍵點(diǎn)) 有限元模型載荷在畫節(jié)點(diǎn)或單元時(shí)顯示,通過(guò) plotting畫出載荷: Utility Menu: PlotCtrls Symbols .,或通過(guò) listing列表載荷: Utility Menu: List Loads,Objective,4-2b. 校驗(yàn)載荷,將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型上,說(shuō)明: 只有到求解初始化時(shí)，才將模型中的載荷自動(dòng)轉(zhuǎn)化到有限元模型中的節(jié)點(diǎn)和單元上。,下面將載荷轉(zhuǎn)化到

8、節(jié)點(diǎn)和單元上，不進(jìn)行求解: Main Menu: Solution -Loads-Operate,這些選項(xiàng)出現(xiàn)的信息大致相同,刪除載荷,Main Menu: Solution -Loads- Delete,All Load Data 選項(xiàng)可同時(shí)刪除模型中的任一類載荷。,individual entities by picking 選項(xiàng)只刪除模型選定的載荷。,而.,4-2c. 刪除載荷,Objective,刪除載荷（續(xù)）,當(dāng)刪除實(shí)體模型時(shí), ANSYS 將自動(dòng)刪除其上所有的載荷,刪除線上的均布?jí)毫?自動(dòng)刪除以線為邊界的各單元均布?jí)毫?刪除載荷（續(xù)）,兩關(guān)鍵點(diǎn)的擴(kuò)展位移約束載荷例外：,刪除兩點(diǎn)的約

9、束,只刪除了兩角點(diǎn)（ CORNER ）約束， 而加載時(shí)擴(kuò)展的 （ inside ） 節(jié)點(diǎn)約束必須手工刪除.,第 2 課 求 解,求解,求解結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中并輸出到結(jié)果文件 (Jobname.RST, Jobname.RTH, Jobname.RMG, or Jobname.RFL),結(jié)果文件,結(jié)果數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫(kù),求解器,結(jié)果,輸入數(shù)據(jù),求解時(shí)模型是否準(zhǔn)備就緒?,在求解初始化前，應(yīng)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)檢查，包括下面內(nèi)容: 統(tǒng)一的單位 單元類型和選項(xiàng) 材料性質(zhì)參數(shù) 考慮慣性時(shí)應(yīng)輸入材料密度 熱應(yīng)力分析時(shí)應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù) 實(shí)常數(shù) (單元特性) 單元實(shí)常數(shù)和材料類型的設(shè)置 實(shí)體模型的質(zhì)量特性 (Prep

10、rocessor Operate Calc Geom Items) 模型中不應(yīng)存在的縫隙 殼單元的法向 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 集中、體積載荷 面力方向 溫度場(chǎng)的分布和范圍 熱膨脹分析的參考溫度 (與 ALPX 材料特性協(xié)調(diào)?),求解過(guò)程: 1. 求解前保存數(shù)據(jù)庫(kù) 2. 將Output 窗口提到最前面觀看求解信息 3. Main Menu: Solution -Solve-Current LS.,進(jìn)行求解,Objective,4-3.描述求解過(guò)程,進(jìn)行求解(續(xù)),在求解過(guò)程中，應(yīng)將OUTPUT窗口提到最前面。 ANSYS 求解過(guò)程中的一系列信息都將顯示在此窗口中，主要信息包括: 模型的質(zhì)量特性- 模型質(zhì)量

11、是精確的 - 質(zhì)心和 質(zhì)量矩的值有一定誤差。 單元矩陣系數(shù) - 當(dāng)單元矩陣系數(shù)最大/最小值的比率 1.0E8 時(shí)將預(yù)示模型中的材料性質(zhì)、實(shí)常數(shù)或幾何模型可能存在問(wèn)題。當(dāng)比值過(guò)高時(shí)，求解可能中途退出。 模型尺寸和求解統(tǒng)計(jì)信息。 匯總文件和大小。,進(jìn)行求解(續(xù)),沒(méi)有獲得結(jié)果的原因是什么? 往往是求解輸入的模型不完整或存在錯(cuò)誤，典型原因有: 約束不夠! (通常出現(xiàn)的問(wèn)題)。 當(dāng)模型中有非線性單元 (如縫隙 gaps、滑塊sliders、鉸hinges、索cables等），整體或部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)崩潰或“松脫”。 材料性質(zhì)參數(shù)有負(fù)值, 如密度或瞬態(tài)熱分析時(shí)的比熱值。 未約束鉸接結(jié)構(gòu)，如兩個(gè)水平運(yùn)動(dòng)的梁?jiǎn)卧?/p>

12、在豎直方向沒(méi)有約束。 屈曲 - 當(dāng)應(yīng)力剛化效應(yīng)為負(fù)（壓）時(shí)，在載荷作用下整個(gè)結(jié)構(gòu)剛度弱化。如果剛度減小到零或更小時(shí)，求解存在奇異性，因?yàn)檎麄€(gè)結(jié)構(gòu)已發(fā)生屈曲。,第 3 課結(jié)果后處理,結(jié)果的繪圖和列表,ANSYS 有兩個(gè)后處理器: 通用后處理器 (即 “POST1”) 只能觀看整個(gè)模型在某一時(shí)刻的結(jié)果 (如：結(jié)果的照相 “snapshot”). 時(shí)間歷程后處理器 (即 “POST26”) 可觀看模型在不同時(shí)間的結(jié)果。 但此后處理器只能用于處理瞬態(tài)和/或動(dòng)力分析結(jié)果。 在這一課只討論通用后處理器,Objective,4-4.介紹ANSYS后處理功能,結(jié)果的繪圖和列表(續(xù)),靜力分析結(jié)果后處理的步驟主

13、要包括: 1.繪變形圖 2.變形動(dòng)畫 3.支反力列表 4.應(yīng)力等值線圖 5.網(wǎng)格密度檢查,Guidelines,Objective,4-5.介紹靜力分析結(jié)果后處理的五個(gè)步驟,繪變形圖,繪出結(jié)構(gòu)在靜力作用下的變形結(jié)果: Main Menu: General Postprocessor Plot Results Deformed Shape.,變形動(dòng)畫,以動(dòng)畫方式模擬結(jié)構(gòu)在靜力作用下的變形過(guò)程: Utility Menu: PlotCtrls Animate Deformed Shape.,支反力,在任一方向，支反力總和必等于在此方向的載荷總和。 節(jié)點(diǎn)反力列表: Main Menu: Genera

14、l Postprocessor List Results Reaction Solution.,應(yīng)力等值線,應(yīng)力等值線方法可清晰描述一種結(jié)果在整個(gè)模型中的變化，可以快速確定模型中的 “危險(xiǎn)區(qū)域”。 顯示應(yīng)力等值線 : Main Menu: General Postprocessor Plot Results -Contour Plot- Nodal Solution.,應(yīng)力等值線動(dòng)畫,結(jié)果動(dòng)畫 : Utility Menu: PlotCtrls Animate Deformed Results,關(guān)于PowerGraphics的說(shuō)明,PowerGraphics 特點(diǎn): 快速重畫、圖形輪廓分明。 模型顯示光滑、具有相片的真實(shí)感。 支持單元類型（ lines、pipes、elbows、 contact 等單元）和幾何實(shí)體 （ lines、areas、 volumes 等）。,PowerGraphics 打開(kāi) (缺省),PowerGraphics 關(guān)閉,檢查網(wǎng)格精度,由于網(wǎng)格密度影響分析結(jié)果的精度，因此有必要驗(yàn)證網(wǎng)格的精度是否足夠。 有三種方法進(jìn)行網(wǎng)格精度檢查： 1.觀察（ Visual inspe