X04ANSYS-加载、求解、结果后处理

第四章:加载、求解、结果后处理January30,2001Inventory#0014417-2本章的目标是，假如已将几何模型划分网格,应如何加载、求解.ModuleObjectiveLessonObjectives目标第1课.载荷4-1.列表和分类载荷。4-2.在实体模型上完成下列操作:a.加载.b.校验载荷.c.删除载荷.第2课.求解4-3.描述求解过程.第3课.结果后处理4-4.描述ANSYS后处理中观看结果的各种功能.4-5.描述静力分析结果后处理的五个步骤.第1课加载January30,2001Inventory#0014417-4载荷分类Objective4-1.列表和分类载荷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、热分析_温度、电磁分析_磁势等)•集中载荷-点载荷(结构分析_力、热分析_热导率、电磁分析_magneticcurrentsegments)•面载荷-作用在表面的分布载荷(结构分析_压力、热分析_热对流、电磁分析_magneticMaxwellsurfaces等)•体积载荷-作用在体积或场域内(热分析_体积膨胀、内生成热、电磁分析_magneticcurrentdensity等)•惯性载荷-结构质量或惯性引起的载荷(重力、角速度等)January30,2001Inventory#0014417-5加载Objective4-2a.加载.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January30,2001Inventory#0014417-6加载(续)+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:GuidelinesJanuary30,2001Inventory#0014417-7加载(续)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January30,2001Inventory#0014417-8加载(续)注意到这是很长的菜单,对于结构分析，部分菜单呈暗淡灰色，表示不属于结构分析的范畴。(ANSYS可由模型中的单元类型识别分析类型)实体模型加载:MainMenu:Solution-Loads-Apply步骤1......2......3......说明:可通过在preferences中选择适当的分析类型过滤菜单中的选项。January30,2001Inventory#0014417-9加载(续)输入一个压力值即为均布载荷,两个数值定义坡度压力说明：压力数值为正表示其方向指向表面MainMenu:Solution-Loads-ApplyPressureOnLines加载面力载荷拾取LineJanuary30,2001Inventory#0014417-10加载(续)VALI=500VALI=500VALJ=1000VALI=1000VALJ=500500L3500L31000500L31000500坡度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,将两个压力数值颠倒即可。加载面力载荷（续）January30,2001Inventory#0014417-11加载(续)•轴对称载荷可加载到具有对称轴的3-D结构上。•3-D轴对称结构可用一2-D轴对称模型描述。加载轴对称载荷10”直径5”半径轴对称模型3-D结构对称轴January30,2001Inventory#0014417-12加载(续)加载轴对称载荷,注意以下方面:–载荷数值(包括输出的反力)基于360度转角的3-D结构。–在右图中，轴对称模型中的载荷是3-D结构均布面力载荷的总量。TotalForce=2pr=47,124lb.准则3-D结构2-D有限元模型AxisofsymmetryJanuary30,2001Inventory#0014417-13加载(续)在关键点加载位移约束:加载约束载荷MainMenu:Solution-Loads-Apply-Structural-DisplacementOnKeypoints+procedure1......2......3......Expansionoption可使相同的载荷加在位于两关键点连线的所有节点上拾取keypoints例要固定一边，只要拾取关键点6、7,并设置allDOFs=0和KEXPND=yes.K6K7January30,2001Inventory#0014417-14加载(续)加载约束载荷（续）在线和面上加载位移约束:MainMenu:Solution-Loads-Apply-Structural-DisplacementOnLines+OROnAreas+步骤1......2......3......January30,2001Inventory#0014417-15校验载荷•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通过plotting画出载荷:UtilityMenu:PlotCtrlsSymbols...或通过listing列表载荷:UtilityMenu:ListLoads步骤1......2......3......Objective4-2b.校验载荷January30,2001Inventory#0014417-16将载荷转化到有限元模型上说明:只有到求解初始化时，才将模型中的载荷自动转化到有限元模型中的节点和单元上。Procedure1......2......3......下面将载荷转化到节点和单元上，不进行求解:MainMenu:Solution-Loads-Operate这些选项出现的信息大致相同January30,2001Inventory#0014417-17删除载荷MainMenu:Solution-Loads-DeleteAllLoadData选项可同时删除模型中的任一类载荷。individualentitiesbypicking选项只删除模型选定的载荷。而...Procedure1......2......3......4-2c.删除载荷ObjectiveJanuary30,2001Inventory#0014417-18删除载荷（续）当删除实体模型时,ANSYS将自动删除其上所有的载荷实体模型FEA模型l删除线上的均布压力自动删除以线为边界的各单元均布压力记住这一关系?January30,2001Inventory#0014417-19删除载荷（续）两关键点的扩展位移约束载荷例外：删除两点的约束只删除了两角点（CORNER）约束，而加载时扩展的（inside）节点约束必须手工删除.实体模型FEA模型l第2课求解January30,2001Inventory#0014417-21求解求解结果保存在数据库中并输出到结果文件(Jobname.RST,Jobname.RTH,Jobname.RMG,orJobname.RFL)结果文件结果数据数据库求解器结果输入数据January30,2001Inventory#0014417-22求解时模型是否准备就绪?在求解初始化前，应进行分析数据检查，包括下面内容:•统一的单位•单元类型和选项•材料性质参数–考虑惯性时应输入材料密度–热应力分析时应输入材料的热膨胀系数•实常数(单元特性)•单元实常数和材料类型的设置•实体模型的质量特性(PreprocessorOperateCalcGeomItems)•模型中不应存在的缝隙•壳单元的法向•节点坐标系•集中、体积载荷•面力方向•温度场的分布和范围•热膨胀分析的参考温度(与ALPX材料特性协调?)January30,2001Inventory#0014417-23求解过程:1.求解前保存数据库2.将Output窗口提到最前面观看求解信息3.MainMenu:Solution-Solve-CurrentLS.进行求解Objective4-3.描述求解过程Procedure1......2......3......January30,2001Inventory#0014417-24进行求解(续)在求解过程中，应将OUTPUT窗口提到最前面。ANSYS求解过程中的一系列信息都将显示在此窗口中，主要信息包括:•模型的质量特性-模型质量是精确的-质心和质量矩的值有一定误差。•单元矩阵系数-当单元矩阵系数最大/最小值的比率1.0E8时将预示模型中的材料性质、实常数或几何模型可能存在问题。当比值过高时，求解可能中途退出。•模型尺寸和求解统计信息。•汇总文件和大小。January30,2001Inventory#0014417-25进行求解(续)没有获得结果的原因是什么?往往是求解输入的模型不完整或存在错误，典型原因有:•约束不够!(通常出现的问题)。•当模型中有非线性单元(如缝隙gaps、滑块sliders、铰hinges、索cables等），整体或部分结构出现崩溃或“松脱”。•材料性质参数有负值,如密度或瞬态热分析时的比热值。•未约束铰接结构，如两个水平运动的梁单元在竖直方向没有约束。•屈曲-当应力刚化效应为负（压）时，在载荷作用下整个结构刚度弱化。如果刚度减小到零或更小时，求解存在奇异性，因为整个结构已发生屈曲。第3课结果后处理January30,2001Inventory#0014417-27结果的绘图和列表ANSYS有两个后处理器:•通用后处理器(即“POST1”)只能观看整个模型在某一时刻的结果(如：结果的照相“snapshot”).•时间历程后处理器(即“POST26”)可观看模型在不同时间的结果。但此后处理器只能用于处理瞬态和/或动力分析结果。在这一课只讨论通用后处理器Objective4-4.介绍ANSYS后处理功能January30,2001Inventory#0014417-28结果的绘图和列表(续)静力分析结果后处理的步骤主要包括:1.绘变形图2.变形动画3.支反力列表4.应力等值线图5.网格密度检查GuidelinesObjective4-5.介绍静力分析结果后处理的五个步骤January30,2001Inventory#0014417-29绘变形图绘出结构在静力作用下的变形结果:•MainMenu:GeneralPostprocessorPlotResultsDeformedShape...January30,2001Inventory#0014417-30变形动画•以动画方式模拟结构在静力作用下的变形过程:•UtilityMenu:PlotCtrlsAnimateDeformedShape...January30,2001Inventory#0014417-31支反力•在任一方向，支反力总和必等于在此方向的载荷总和。•节点反力列表:•MainMenu:GeneralPostprocessorListResultsReactionSolution...January30,2001Inventory#0014417-32应力等值线•应力等值线方法可清晰描述一种结果在整个模型中的变化，可以快速确定模型中的“危险区域”。•显示应力等值线:•MainMenu:GeneralPostprocessorPlotResults-ContourPlot-NodalSolution...January30,2001Inventory#0014417-33应力等值线动画•结果动画:•UtilityMenu:PlotCtrlsAnimateDeformedResultsJanuary30,2001I