3种动载荷加载方法

[本例提示]本例将学习ANSYS中载荷步控制方法以及施加动态载荷的三种加载方法：多载荷步法、表载荷法和函数载荷法。

1.问题描述

一个下端固定的圆柱顶面上承受如图3—1所示的动态压力载荷，试确定其顶面位移响应。已知圆柱长度为，直径为，材料的弹性模量为×105MPa，泊松比为，密度为7800kg/m3。

p/MPa

t/s

图3-3 动态载荷示意图

2.多载荷步法

多载荷步法求解思路为：首先，为每一个载荷步施加载荷并设置载荷步参数。然后，将每个载荷步写入载荷步文件，最后一次性求解所有载荷步。对于本问题：

定义载荷步1：

–在要求的部位上添加约束；

–在要求的节点上施加载荷0；

–规定施加此力的终止时间(1e-6)，指出时间步长和变化方式为Ramp方式；

–规定输出控制，

–【

–将此载荷步写入载荷步文件1中。

定义载荷步2：

–在要求的节点上施加载荷；

–规定施加此力的终止时间，指出时间步长和变化方式为Ramp方式；

–规定输出控制，

–将此载荷步写入载荷步文件2中。

定义载荷步3：

–改变载荷值为；

–规定终止时间。其他设置同前；

–将此载荷步写入载荷步文件3中。

定义载荷步4：

–;

–删除力或将其值设置为零；

–规定终止时间，变化方式为Stepped方式；其他设置同前。

–将此载荷步写入载荷步文件4中

•前处理

[步骤1]画模型

(1)绘制立方块：选择菜单Main Menu: Preprocessor→Modeling→Create→Volume→

Cylinder→Solid Cylinder，输入底面圆心坐标(0,0)、半径2、高度2，单击OK 按钮。

(2)保存几何模型：选择菜单Utility Menu：File→Save As，在存储数据库对话框中

的Save Database to中输入数据库名：。

[步骤2]设属性

(1)定义单元类型：选择菜单Main Menu: Preprocessor→Element Type→

Add/Edit/Delete，在单元类型对话框中单击Add按钮，在弹出的单元库对话框中选择Solid和Brike 8 node 185（即选Solide185单元），单击OK按钮，再单击Close 按钮。

(2)；

(3)定义材料属性：选择菜单Main Menu: Preprocessor→Material Props→Material

Model→在弹出的材料属性窗口中依次双击Structural, Linear, Elastic和Isotropic，在弹出的对话框中设置EX（弹性模量）为+11；PRXY（泊松比）为，单击OK按钮。在Material Models Available列表框中单击路径：Structural→Density，在密度DENS一栏中输入7800，单击OK按钮。退出材料定义窗口。

[步骤3]分网格

(1)定义单元尺寸：选择菜单Main Menu: Preprocessor→Meshing→MeshTool，单击

MeshTool对话框Global项中的Set按钮，在单元尺寸对话框中，设置Size=5(单元长度为5)，单击OK按钮。

(2)分格：选择菜单Main Menu: Preprocessor→Meshing→MeshTool，选中Mesh栏中

的Sweep单选钮，单击MeshTool对话框中的Mesh按钮，在绘图区单击选中圆柱，单击左侧的拾取对话框中的OK按钮。

[步骤4]保存网格模型：选择菜单Utility Menu：File→Save As，在存储数据库对话框中的Save Database to中输入数据库名：。

2．求解

[步骤1]指定分析类型：选择菜单Main Menu: Solution→Analysis Type→New Analysis，选Transient单选钮，选中Full（完全法）单选钮，单击OK按钮。

[步骤2]对第一个载荷步施加载荷

a)添加约束：选择菜单Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structure→

Displacement→On Area，在图形区中单击圆柱底面，单击左侧的拾取对话框中的

Apply按钮，在施加约束对话框中选择All，单击OK按钮。

b)添加载荷：选择菜单Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structure→

Pressure→On Area，在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框

中设VALUE=0，单击OK按钮。

c)@

d)设置载荷步：选择菜单Main Menu: Solution→Analysis Type→Sol’s Control，

如图2-16所示，在求解控制对话框的Basic卡中完成以下设置：Time at end of load

step（结束时间）为1e-6，Number of substep（子载荷步数）为5，Frequency

为write Every substep（存储所有计算结果），在求解控制对话框的Transient

卡中设置选中Ramped loading单选钮，单击OK按钮。

e)写载荷步文件1：选取菜单途径选择菜单Main menu→Solution→Load Step Opts

→Write LS File，弹出Write Load Step File 对话框。在Load step file number

n处输入1，单击OK按钮。

图3-3 求解控制对话框

[步骤3]对第二个载荷步施加载荷

a)添加载荷：选择菜单Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structure→

Pressure→On Area，在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框

中设VALUE=，单击OK按钮。

b)设置载荷步：选择菜单Main Menu: Solution→Analysis Type→Sol’s Control，

在求解控制对话框的Basic卡中完成以下设置：Time at end of load step（结束

时间）为，Number of substep（子载荷步数）为5，Frequency为write Every substep

（存储所有计算结果），单击OK按钮。

c)写载荷步文件2：选取菜单途径选择菜单Main menu→Solution→Load Step Opts

→Write LS File，弹出Write Load Step File 对话框。在Load step file number

n处输入2，单击OK按钮。

[步骤4]对第三个载荷步施加载荷

a)添加载荷：选择菜单Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structure→

Pressure→On Area，在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框

中设VALUE=10，单击OK按钮。

b)设置载荷步：选择菜单Main Menu: Solution→Analysis Type→Sol’s Control，

在求解控制对话框的Basic卡中完成以下设置：Time at end of load step（结束

时间）为，Number of substep（子载荷步数）为5，Frequency为write Every substep

（存储所有计算结果），单击OK按钮。

c))

d)写载荷步文件3：选取菜单途径选择菜单Main menu→Solution→Load Step Opts

→Write LS File，弹出Write Load Step File 对话框。在Load step file number

n处输入3，单击OK按钮。

[步骤5]对第四个载荷步施加载荷

a)添加载荷：选择菜单Main Menu: Solution→Define Loads→Apply→Structure→

Pressure→On Area，在图形区中单击圆柱顶面，单击OK按钮。在施加载荷对话框

中设VALUE=0，单击OK按钮。