ANSYS 有限元分析第09讲_加载和求解

加载 & 求解
...结点坐标系
讲义
• 旋转结点坐标分为四步:
1. 选择需要旋转的结点。
2. 激活您要旋转的结点所在的坐标系(或者生成一个局部坐 标系)例如：CSYS,1。
3. 选择 Preprocessor > Move/Modify > -Rotate Node CSTo Active CS, 然后在拾取器中按 [Pick All] 或者使用 NROTAT,ALL命令。
4. 激活所有结点。
• 注意: 当您在非对称边界条件下施加对称约束时， ANSYS 自动旋转边界上的所有结点。
.年5月
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
加载 & 求解
...结点坐标系
讲义
• 演示:
– 恢复 rib.db文件。 – 把工作平面移至底圆圆心处 (使用关键点的中间位置)。 – 在工作平面上激活柱坐标系（或建立一个局部坐标系）。 – 选择半径在 r = 0.35 上的点并画出它们。 – 在当前激活的坐标系中旋转所有被选择结点的坐标系。 – 在所有选择的结点上施加一个 UX 位移约束 (或者施加一个 FX 的力)。注意极径
方向。
– 激活笛卡尔坐标系(CSYS,0).
– 在当前激活的坐标系中旋转所有选择结点的坐标系。 – 重新画出结点，注意新荷载的方向。
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加载 & 求解
C. 求解器
讲义
• 求解器的功能是求解代表结构自由度个数的线性联立方程。
• 求解的速度主要取决于模型的大小和您的计算机的速度，所用时间 可以是几秒，也可以是几小时。
使用:
– Solution > -Loads- Apply > Force/Moment – 或命令 FK 或 F
• 问题: 在哪一个坐标系中 FX, FY, 和FZ 有说明？
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B.结点坐标系
讲义
• 所有的力，位移，和其它与方向有关的结点量都可以在结点坐标中 说明。
P lb/in
2prP lb
r
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加载 & 求解
...力荷载
讲义
• 施加一个力需要有以下信息:
– 结点号(您可以通过选取确定) – 力的大小 (单位应与您正在使用的单位系统保持一致) – 力的方向 — FX, FY, 或 FZ
– 输入量: • 力和力矩 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ • 位移约束 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ • 耦合和约束方程 • 其它
– 输出量: • 计算出的位移 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ • 反力 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ • 其它
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…概述
讲义
• 在这一章中我们将就以下问题进行讨论:
A. 集中荷载 B. 结点坐标 C. 求解器 D. 多重荷载步 E. 练习
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A. 力荷载
• 一个力就是可以在一个节点或关键点处 施加的集中荷载(也可以叫 “点荷载”)
• 和力一样，点荷载适合于线状模型，如 梁，桁架，弹簧等。
在实体单元或壳单元中, 点荷载往往引起 应力异常，但当您忽略了附近的应力时 ，它仍然是可接受的。记住，您可以通 过选择来忽略附近施加了点荷载的单元 。
讲义
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...结点坐标系
讲义
• 结点坐标系和模型中的每个结点有关。
• 缺省时, 结点坐标系与总体笛卡尔坐标系一致，例如，所有施加的 力和位移约束缺省时都是在笛卡尔坐标中。
Yn Xn
Yn Xn Yn Xn
Y X
Yn Xn
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...力荷载
讲义
注意，对于轴对源自文库模型:
• 在全部 360°范围内输入力的值。
• 同样在全部 360°范围内输出力的值 (反力)。
• 例如, 设想一个半径为r的圆柱形壳体边缘施加有 P lb/in 的荷载。把这个荷 载施加在二维轴对称壳体模形上(比如SHELL51单元), 您就要施加一 2prP 的力。
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...结点坐标系
• 必要时，您可以转换结点坐标 的方向。
例如:
– 模拟一个斜的滚动支座。 – 施加径向力. – 施加径向约束 (比如模拟一个
承受压力的刚性销)。
讲义
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INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
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...力荷载
讲义
• 在左下角展示的二维实体单元中，我们注意到在加力位置出现最大 应力 SMAX (23,854)。
当在力附近的结点和单元不被选中时，SMAX (12,755) 就会移到底 部角点处，这是由于在该角点处约束引起的另一处应力异常。
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...力荷载
讲义
通过不选底部角点附近的结点和单元，您就可以在上孔附近得到预 期的应力 SMAX (8,098)。
第9 讲
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加载 & 求解
概述
讲义
• 迄今为止, 我们已经知道了如何施加以下类型的荷载:
– 位移 (DOF 约束) – 压力和对流荷载 (表面荷载) – 重力(惯性荷载) – “结构” 温度 (体荷载)
这些荷载占了五种荷载类型中的4种。在这一章中，我们将讲述剩 下的一种荷载 — 集中荷载, 比如应力分析中的结点荷载。
• 只有一个荷载步的线性静态分析只需一次求解，而非线性或瞬态分 析可能需要几十个，几百个甚至几千次求解。
因此，选择求解器的类型是很重要的。