ANSYS中初应力场的获得和施加

初应力场的获得和施加陈坤初应力载荷概述在使用ANSYS进行结构分析时，可以把初始应力指定为一项载荷，但只能在静态分析和瞬态分析中使用（分析可以是线性,也可以是非线性），初始应力载荷只能施加在分析的第一个载荷步中，执行初始应力命令一次以上将覆盖先前的初始应力指定。初应力载荷可以是初应力，初应变或者初塑性应变。ANSYS11.0版本以前施加初始应力的命令（ISTRESS,ISWRITE,ISFILE），被现在的INSTATE命令所取代。INISTATE命令只能对新-技术单元施加初始应力。所以在使用的时候只能将初始应力施加在新-技术单元上。在ANSYS帮助里已经查不到旧的施加初始应力的命令。（但好像还能使用。）平面单元体单元杆及梁单元壳单元PLANE182,PLANE183SOLSH190SOLID185,SOLID186,SOLID187SOLID285LINK180,BEAM188,BEAM189,REINF264,REINF265SHELL181,SHELL209,SHELL208,SHELL281,初始应力场所支持的单元命令：INISTATEINISTATE,Action,Val1,Val2,Val3,Val4,Val5,Val6,Val7,Val8,Val9SET用Action=SET定义初始应力状态坐标系，数据类型和材料类型参数。DEFINE用Action=DEFINE定义真实的状态值,和相对应的单元，积分点，或层信息。WRITE当solve命令执行之前，用Action=WRITE将初应力值写入文件READ用Action=READ读入文件中的初始应力值。LIST用Action=LIST读出初始应力状态。DELETE用Action=DELE删除所选择单元的初始应力状态数据。Val1=Val2=CSYS坐标系.Val2是与坐标系一致的整数。-2——单元坐标系-1——材料坐标系0——整体笛卡尔坐标系0-10——任何ANSYS定义的坐标系.=11——用户定义的坐标系编号.DTYP数据类型：STRE=应力数据(默认)EPEL=应变数据EPPL=塑性应变数据MAT材料类型.Val2是材料编号.用Val2=-1使基于材料的初始应力状态无效并使基于积分点的初始应力状态数据有效。INISTATE,SET,Val1,Val2ELID–单元编号.如果为空，表示选择在单元选择集中的所有单元。Eint–高斯积分点(默认是全部).在基于材料的初始应力状态下无效。Klayer–层编号(for层实体/壳单元)或者梁单元的cellnumber.对不分层、无梁单元的为空,在基于材料的初始应力状态下无效（被忽略）.ParmInt–层的截面积分点,或梁的cell-积分点(一般4个).默认是全部(ALL).在基于材料的初始应力状态下无效.Cxx,Cyy,Czz,Cxy,Cyz,Cxz–应力(S),应变(EPEL),或者塑性应变(EPPL)值.INISTATE,DEFINE,ELID,Eint,Klayer,Parmint,Cxx,Cyy,Czz,Cxy,Cyz,CxzFLAG–等于1即输出初始状态文件,或等于0则不输出初始状态文件.CSID–定义初始状态的坐标系:0(默认)——对实体单元在整体笛卡尔坐标系中写.-1(或MAT)——在材料坐标系中写.-2(或ELEM)——对杆，梁和层单元在单元坐标系中写Dtype–设置写入ist文件中的数据类型:S——输出应力.EPEL——输出应变.EPPL——输出塑性应变.INISTATE,WRITE,FLAG,,,,CSID,Dtype注意：对实体单元默认是0，对杆、梁或者壳单元默认是-2.删除编号为ELID的单元的初始状态数据。如果ELID为空，则删除所有已选择的单元的初始状态数据。INISTATE,READ,Fname,Ext,Path从单独的初始状态文件中读取初始状态数据，初始状态文件名（fname）,后缀名（ext）,路径（path）.初始状态文件必须是一个用逗号隔开的ASCII码文件格式。对每个应力/应变项包含单独的行，每行的列用逗号隔开。对编号为ELID的单元列出初始状态数据。如果ELID为空，则对所有已选择的单元列出初始状态数据。INISTATE,LIST,ELIDINISTATE,DELE,ELIDinistate,set,mat,3inis,defi,,,,,200ApplyConstantStressOfSX=200ForAllBeamsInAModelAndWhereverThereIsMaterial=3inistate,defi,,,,,100,200,300,400,500,600对整个模型施加初始应力inistate,defi,1,,,,100对梁单元1施加初始应力SX=100inistate,defi,2,3,,,33.3333在2号单元的单元积分点3施加初始应力SX=33.333inistate,defi,,,2,,200对所有选择的梁单元的cell2施加初始应力SX=200初始应力场inistate,set,dtyp,epelinistate,defi,,,,,0.1,-0.01,-0.01对整个模型施加初始应变场inistate,set,dtyp,epelinistate,defi,1,,,,0.01对梁单元1施加常应变EPELX=0.01inistate,set,dtyp,epelinistate,defi,2,3,,,0.01!ApplyaStrainofEPELX=0.01atElemIntegrationPt3withinElement2inistate,set,dtyp,epelinistate,defi,,,2,,1E-6!ApplyaConstantStrainOfEPELX=1E-6inCell2ForAllSelectedBeamElementsinis,set,dtyp,epelinis,set,mat,3inis,defi,,,,,1E-3!ApplyaConstantStrainOfEPELX=1E-3ForAllBeamsInAModelAndWhereverThereIsMaterial=3初始应变inis,set,dtyp,epplinis,defi,,,,,0.1inis,set,dtyp,sinis,defi,,,,,1000!ConstantInitialPlasticStrainandStressontheWholeModelinis,set,dtyp,epplinis,defi,2,3,,,0.01!ApplyaStrainofEPELX=0.01atElemIntegrationPt3withinElement2Hereitisassumedthattheinitialstressiszero.inis,set,dtyp,epplinis,set,mat,1inis,defi,,,,,2.0inis,set,mat,2inis,defi,,,,,0.2!ApplyEPSX=0.1,EPSY=-0.02,EPSZ=-0.02,forLayers1,3,5andEPSX=0.2,forLayers2,4,6Layer1,3,5havematerial1andLayer2,4,6havematerial2.初始塑性应变举例初应力场的处理一直是长期困扰分析工程师的课题，特别是在岩土工程中更是经常遇到。下面以一重力场为例，详细描述在ANSYS中初应力场的获得和施加过程。一个岩土工程中常用的岩层简化平面模型同时受重力和地表均压作用，比较以下两种方法所获的结果。1.常规方法，同时施加重力加速度和均压。2.初应力载荷法，先计算模型在重力作用下的结果，同时输出初应力文件，然后在全新的模型中调入此初应力文件，计算等效节点力反力；施加等效节点力，进行求解，得到与只有重力场作用下的模型同样的受力和变形;最后施加均压，求解。finish/filename,try01,1/prep7et,1,42mp,ex,1,2e11mp,nuxy,1,0.3mp,dens,1,7800blc4,,,1,2esize,0.1amesh,all/solunsel,s,loc,y,0d,all,uy,0nsel,s,loc,x,0nsel,a,loc,x,1d,all,ux,0allselacel,,10,inistate,write,1,,ssolve!得到只有重力作用下的初应力文件finish/clear,nostart/filename,try02,1/prep7et,1,42mp,ex,1,2e11mp,nuxy,1,0.3mp,dens,1,7800blc4,,,1,2esize,0.1amesh,all/solud,all,allisfile,read,try01,ist,,2isfile,listoutres,all,allallselsolve!计算等效节点力反力finish/filename,try03,1/solulsclear,allnsel,s,loc,y,0d,all,uy,0nsel,s,loc,x,0nsel,a,loc,x,1d,all,ux,0allselldread,reac,1,1,,,'try02','rst'solvesfl,3,pres,1e5allselsolve/post1plnsol,u,y