ansys加载与求解

二、加载方式及其优缺点
1 . 施加在实体模型上 ANSYS在求解前先将载荷转化到有限元模型上。 优点: （1）模型载荷独立于有限元网格之外，不必因为网格重 新划分而重新加载；
（2）通过图形拾取加载时，实体较少，施加载荷简易。
缺点: 施加关键点约束的扩展时，在两个关键点施加的约束会扩 展到关键点之间的直线上所有的节点上，有时这种约束并不是 实际的约束情况。
四 载荷显示与控制
1、在图形中显示载荷
2、载荷的删除
3 求解过程控制
求解的过程大部分是由计算机自动完成的，在完成建模和加 载工作后，就可以直接进行ANSYS求解了。
用当前载荷步求解
对求解过程进行控制设置，主要包括：
（1）分析类型设置； （2）求解基本选项设置；
分析类型设置
模态分析 瞬态分析
谐波分析
三、载荷的施加
结构分析涉及到的所有载荷中，惯性载 荷施加于整个模型，除此之外，其它载荷既 可以施加于实体图元（点、线、面），也可 以施加在有限元模型上（结点、单元）。载 荷可以进行施加(Apply)、删除(Delete)、运 算(Operate)。
步骤：1选择载荷形式 2选择加载的对象 3指定载荷的方向和数值
（2）反对称约束限制了对称面内所有节点在对称面内的两个 方向位移自由度，同时限制了垂直于对称面的旋转自由度。
2 施加集中载荷
力（FX、FY、FZ）：X轴、Y轴、Z轴方向的集中力 力矩（MX、MY、MZ）：绕X轴、Y轴、Z轴的力矩 只能施加在关键点和节点上。
正值表示力的方向与坐标 轴正向一致，负值表示力 的方向与坐标轴正向相反
频谱分析 子结构分析
求解基本选项设置
实例
矩形截面超静定粱的受力与约束情况和截面如图所示， b=20mm,h=80mm ，材料的弹性模量为2.1x105MPa， 泊松比为0.3。集中力P=1000N，分布载荷q=200N/m 。 求粱的支反力、最大位移及最大位移出现的位置。
实例
如图所示有一工字形截面的外伸梁，外伸端长度为 a=1m，跨度l=2m，外伸端受到W=10KN/m的均布 载荷的作用。弹性模量E=200GPa，泊松比为0.3. 求此外伸梁跨中的最大挠度。
3 施加分布载荷
当表面载荷方向指向物体内部时取正值，否则取负值，ANSYS不 仅可以将表面载荷施加在线上、面上，还可以将表面载荷施加在节 点、单元以及梁上。
在线（或面）上施加分布载荷
若分布载荷为均布载荷，只需在对话框的第一个输入栏中输入相应的分布 载荷值；
若同时输入第二个值，从线的起始到终点，沿线的方向，承受从第一个值 到第二个值线性过渡的分布载荷。
K1 K2
关键点的扩展约束
在线（或面）上加载位移约束
对称约束与反对称约束的示意图：
解释：对于如图给定的坐标系而言，对称约束表示对称面上所有点 UX=0，ROTZ＝0，ROTY＝0
在对称面上的对称约束和反对称约束： （1）对称约束限制对称面内所有节点的两个方向旋转自由度， 同时限制了垂直于对称面的位移自由度。
2. 施加在有限元模型上
优点：
（1）约束可以直接施加在节点上，所以扩展约束没有影响； （2）载荷可以直接施加在节点上
缺点：
（1）任何对于有限元网格的修改都会使已施加的载荷无效，需要 删除先前的载荷并在新网格上重新施加载荷；
（2）不方便处理线载荷和面载荷，因为原来施加在一条线上的载 荷需要逐个节点来拾取，原来施加在一个面上的载荷需要逐个单 元来拾取，非常麻烦。
等效应力云图
（2）扩展方式分析，显示整体效果 1.设置扩展模式：
Utility Menu>PlotCtrls>Style>Symmetry Expansion>Periodic/Cyclic Symmetry Expansion，即采用
部分循环对称扩展。选用默认值，其等效应力云图见下页，显示整体效果。
1.绘制变形图： General Postproc>Plot Results>Deformed Shape>Def+undeformed
从图中可以看出孔的变形情况、整体变形情况，并且从图中左上角说明得知， 最大位移＝0.00124mm
2.绘制等效应力云图： General Postproc>Plot Results>Contour plot>Nodal Solution，在弹出的窗口中选von Mises SEQV，得到等效应力云图如下页所 示。
Fra Baidu bibliotek
1 加载自由度(DOF)约束
在结构分析中，DOF约束中有UX、 UY、UZ(X、Y、Z方向平动自由度）及 RTOX、RTOY、RTOZ （X、Y、Z方向 的转动自由度），位移方向与总体坐标 轴正向相同时取正值，否则取负值。 DOF的复杂情况： 施加对称或者反对称DOF约束
施加耦合DOF约束
在关键点（或节点）上加载位移约束
3.定义实常数：Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete。输入板的厚度20
4.定义材料特性：EX＝200000，PRXY＝0.3 5.定义网格尺寸：网格边长＝25，划自由网格。 6. 保存工作
网格模型图 三. 加载和求解
约束、载荷模型图
1.定义分析类型：Solution>Analysis Type>New Analysis ，设为Static， 2.施加约束：
简化分析模型
3. 几何边界、载荷、网格模型以及求解过程的有限元模型
边界、载荷、网格模型(映射网格)
有限元模型
4. 求解结果及其分析
（1）一般性分析
查计算结果可知，平板的最右侧中点位移最大，最大位移＝0.519E-06mm； 孔顶部或底部的应力最大，最大等效应力＝0.2889M/mm2
其变形图及应力云图如下页所示。
一. 相关设置
设置jobname、Title；
二.建立网格模型
1.创建几何模型： 2.定义单元类型： Quad 8node 82单元； 设置平面应力单元的厚度，单击单元类型表中的options按钮，弹出PLANE82选项设置 窗口，在K3对应的方框中选择“Plane strs w/thk”，使得可以设置板的厚度。
在单元上施加分布载荷
单元上的载荷是均 布的，只在VALUE输入 框中输入载荷值即可； 如果不是均布载荷，则 需要输入其它节点上的 载荷值。各节点之间的 载荷分布规律，按线性 变化处理。
4 施加体积载荷
在结构分析当中，体积载荷是温度。在ANSYS程序当中， 体积载荷可以施加在节点、关键点、线、面、体、单元上
整体变形图
等效应力云图
实例：平面对称问题
实例[2]：如图平板，尺寸（mm）及载荷 如图所示。已知板厚t=2mm，材料弹性模 量E＝2×105N/mm2,泊松比v=0.3，求平 板的最大应力及其位移。
解题思路：
1.该问题属于平面应力问题
2.根据平板结构的对称性，只需分析其中的四分之一即可。即如下简化模型：
三.检查计算结果，观察收敛情况,决定是否修改网格模型
1.节点最大应力检查
2. 修改网格模型：这 里选择将孔周围的单 元进行网格细化。运 用MeshTool的Refine 完成，细化级别＝1。
孔周围要细化的单元 细化后的网格 3.重新计算：这时检查孔顶部最大等效应力（编号可能会改变）＝ 3.39N/mm2 四. 后处理
5 施加惯性力载荷
在结构分析中，惯性载荷有加速度、角加速度等。惯性载荷 只有在模型具有质量的时候才有效。
ANSYS程序不允许用户删除惯性载荷，要取消惯性载荷只需 将其值设为0
6 耦合约束(Couple DOFs)
设置耦合约束来模拟铰链、无摩擦滑动器、万向节、无摩擦接触面等问题。一个 耦合约束是设置一组被约束在一起，有着相同大小但数值未知的自由度。
1/4两平面对称
2.以等值线方式显示： Utility Menu>PlotCtrls>Device Options，弹出一个如图所示的对话框，选 取”Vector mode(wireframe)”后面的复选框，使其处于”on”，单击OK，生成如 下等值线图。
Mises应力等值线图
Ansys求解基本步骤
ANSYS加载与求解
一、载荷种类
在不同的学科中，载荷的具体含义也不尽相同
结构分析：位移、力、压力、温度、重力；
热力分析：温度、热流速率、对流、内部热生成等； 磁场分析：磁场、磁通量、磁场段、源流密度、；
电场分析：电势（电压）、电流、电荷、电荷密度等；
流体分析：流速、压力等
对不同学科而言，载荷分为六类：
注意： ANSYS中的线是有方向的，相当于从起始关键点到终止关键点的一条矢量 线，这在很多分析中非常重要。观察方向从实用菜单PlotCtrls>Symbol中设 置Line dirrction on
线上分布力加载的起始方向
在相连的几个节点上施加分布载荷
注意：在节点上施加分布载荷必须选取两个以上的节点
参数说明：NSET－耦合标号；Lab－耦合自由度； GUI方式在弹出拾取对话框后，拾取需要耦合的若
干节点，单击OK，进入耦合设置对话框，
耦合编号
例如：需要耦合节点30、31、32的X方向自由度，使之成为一个 可以沿Y轴滑动的滑动副，使用如下命令：
提示： （1）耦合设置的标号是为了区分不同耦合设置的，必须是一个自然数，每次生 成新的耦合都应该输入不同的标号； （2）耦合设定的都是节点，因此耦合操作必须在划分单元后进行，不可以耦合 关键点、线和面； 对于需要在同一位置的所有节点之间自动生成耦合关系的情况，选择主菜单 中：GUI :Preprocessor>Coupling/Ceqn>Coincident Nodes，如左图所示。 在对话框中选择耦合自由度， 然后输入容差的值，单击 OK，则完成距离小于容差 设定的相同位置节点的自由 度耦合。
1.确定问题的分析类型
2.定义单元类型
3.定义材料属性
4.建立几何模型 5.划分网格 6.定义约束与载荷 7.定义分析类型 8.求解 9.查看结果，分析结果的正确性。
A面被完全固定，A面被完全固定，B点作用有集中力F=1000N。 材料 属性为弹性模量E=2×1011Pa（钢材），泊松比为0.3，利用ANSYS软 件对该结构进行受力分析。 （单位为mm）
（1） DOF constraint(DOF约束）:定义节点的自由度值， 在结构分析中该约束被指定为位移和对称边界条件。 （2）Force（集中载荷或力载荷）：施加于模型节点上的集中 载荷。在结构分析中被指定为力和力矩； （3）Surface load(表面载荷)：为施加于模型某个表面上的分 布载荷。在结构分析中被指定为压力； （4）Body load(体积载荷)：为施加于模型上的体积载荷或者场 载荷。在结构分析中为温度。 （5）Inertia load（惯性载荷）：由物体的惯性引起的载荷，如 重力加速度、角加速度。主要在结构分析中使用。 （6）Coupled-field loads（耦合场载荷）：为以上载荷的一种 特殊情况，是从一种分析得到的结果作为另一种分析的载荷。
利用后处理器显示求解所得结构的应力和变形状态，结构受力变形图，节点的 位移云图和节点的Von Mises应力图，对结构最大应力、最大变形值及最大应 力和最大变形所发生的位置。
底面被完全固定，R30的孔壁作用有均匀的面压力10000Pa。 材料属性为弹性模量E=2×1011Pa（钢材），泊松比为0.3， 利用ANSYS软件对该结构进行受力分析。 （单位为mm）
实例
平面问题：板中圆孔的应力集中 如图所示板件，其中心位置有一个小圆孔，尺寸(mm)如图所示。 弹性模量E＝2×105N/mm2， 泊松比v=0.3 拉伸载荷:q=20N/mm
平板的厚度：t=20mm
解题思路分析： 1.属于平面应力问题 2.中心带孔，应使用8节点四边形单元或三角形单元 3.注意单位：尺寸mm，力N，故应力N/mm2 4.最大变形约为0.001mm（忽略孔的影响）,最大应力在孔的顶部和底部，大 小约为3.9N/mm2，即3.9MPa。依次检验有限元的分析结果。
3.施加载荷：板右侧边缘上有一个背离平板的20N/mm的均布线载荷，则均布压力＝线 载荷除以板厚20mm＝1N/mm2。对模型右侧边施加－1的均布表面压力。
Solution>Define Loads>Apply>Structural>Pressure>On Lines 4. 求解：Solution>Solve>Current LS