ANSYS_荷载和求解

September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
B-80
添加载荷应遵循的原则
•
准则
如果你没法做得更好， 如果你没法做得更好，只要其它位置结果正确也是可以认为是正确 的，但是你必须忽略“不合理”边界的附近一定区域内的应力。 但是你必须忽略“不合理” 边界的附近一定区域内的应力。 加载时，你必须十分清楚各个加载对象。 加载时，你必须十分清楚各个加载对象。
September 30, 1998
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B-76
添加载荷应遵循的原则( 添加载荷应遵循的原则(续)
举例: 举例 向结构添加匹配载荷
分析一受垂直载荷的托架。 分析一受垂直载荷的托架。 怎样才能使模型左边边界在垂 直方向上不存在运动？ 直方向上不存在运动？
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B-70
体载荷
体载荷 是分布于整个体内或场内的载荷。 是分布于整个体内或场内的载荷。
定义
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定义
September 30, 1998
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B-74
惯性载荷( 惯性载荷(续)
特点
• 惯性载荷只有结构分析中有。 惯性载荷只有结构分析中有。 • 惯性载荷是对整个结构定义的，是 惯性载荷是对整个结构定义的， 独立于实体模型和有限元模型的。 独立于实体模型和有限元模型的。 • 考虑惯性载荷就必须定义材料密度 (材料特性 材料特性DENS)。 材料特性 。
B-63
集中载荷 (续)
举例
• 结构分析中的力和弯矩。 结构分析中的力和弯矩。 • 热分析中热流率。 热分析中热流率。 • 集中载荷可以添加到节点和关键点上。(添加到关键点上的力将自动 集中载荷可以添加到节点和关键点上。 添加到关键点上的力将自动 转化到相连的应节点上。 转化到相连的应节点上。)
September 30, 1998
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B-72
体载荷( 体载荷(续)
体载荷分布复杂情形
体载荷分布一般都很复杂， 体载荷分布一般都很复杂，必 须通过其它分析才能得到， 须通过其它分析才能得到，例 如通过热应力分析获得温度分 在某些情况下， 布。在某些情况下，体载荷是 由当前分析结果决定， 由当前分析结果决定，这就需 要进行耦合场分析。 要进行耦合场分析。
绕Y轴的角速度 轴的角速度
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B-75
添加载荷应遵循的原则
• •
准则
简化假定越少越好。 简化假定越少越好。 使施加的载荷与结构的实际承载状态保持吻合。 使施加的载荷与结构的实际承载状态保持吻合。
B-71
体载荷( 体载荷(续)
举例
• 结构分析中的温度载荷。 结构分析中的温度载荷。 • 热分析中生热率。 热分析中生热率。 • 电磁场分析中电流密度。 电磁场分析中电流密度。 • 体载荷可以、添加到关键点或节点上。 (关键点上的体载荷最终将转化成各个 体载荷可以、添加到关键点或节点上。 关键点上的体载荷最终将转化成各个 节点上的一组组体载荷。 节点上的一组组体载荷。)
stress singularity
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B-78
添加载荷应遵循的原则
举例: 举例 向结构添加匹配载荷
如果你将整个左边边界的垂直自由度全部约束，可能会更好些，但人为阻碍“ 如果你将整个左边边界的垂直自由度全部约束，可能会更好些，但人为阻碍“ 泊松效应” 一个方向上的应力引起其它方向上的应变）， ），造成应力场局 泊松效应”（即，一个方向上的应力引起其它方向上的应变），造成应力场局 部失真。 部失真。
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B-65
面载荷
面载荷 就是作用在单元表面上的分布载荷。 就是作用在单元表面上的分布载荷。
定义
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B-66
面载荷( 面载荷(续)
举例
• 结构分析中的压力。 结构分析中的压力。 • 热分析中的对流和热流密度。 热分析中的对流和热流密度。 • 面载荷可以添加到线或面上 (实体模型上的实体 、以及节点或单元上 实体模型上的实体)、 实体模型上的实体 。 • 作用在线或面上的面载荷最终会传到面内各个单元上。 作用在线或面上的面载荷最终会传到面内各个单元上。
3rd point constrained normal to plane passing through all 3 constrained points
1st point pinned- 3 translational constraints
2nd point constrained in both directions normal to line between 1st & 2nd constrained points
B-68
面载荷( 面载荷(续)
变化面载荷情形
梯度 在面载荷中可能 会使用到。 会使用到。你可以给一 按线性变化的面载荷指 定一个梯度， 定一个梯度，例如水工 结构在深度方向上受到 静水压。
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constrained edge
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B-79
添加载荷应遵循的原则
举例: 举例 向结构添加匹配载荷
事实上，并没有很好的方法向该结构上添加垂直约束。 事实上，并没有很好的方法向该结构上添加垂直约束。如果希望得到精确的应力 在分析中还应当将托架的支撑部分考虑进来。 ，在分析中还应当将托架的支撑部分考虑进来。
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B-77
添加载荷应遵循的原则
举例: 举例 向结构添加匹配载荷
需要约束Y方向上的一个点 你可能 需要约束 方向上的一个点 - 但这样做会在约束点位置产生应力奇 异...
constrained point
B-57
载荷分类
包括边界条件和内外环境对物体的作用。可以分成以下几类： 载荷 包括边界条件和内外环境对物体的作用。可以分成以下几类：
定义
• • • • •
自由度约束 集中载荷 面载荷 体载荷 惯性载荷
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B-59
自由度约束( 自由度约束(续)
举例
• 结构分析中的固定位移 零或者非零值) 。大多数自由度约束用作： 结构分析中的固定位移(零或者非零值 大多数自由度约束用作： 零或者非零值 – 对称性边界条件或者称作“built-in”边界条件 对称性边界条件或者称作“ 边界条件 – 指定刚体位移。 指定刚体位移。 • 热分析中的指定温度。 热分析中的指定温度。
结构分析模型上温度分布
September 30, 1998 Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) B-73
惯性载荷
惯性载荷 是由物体的惯性（质量矩阵）引起的载荷，例如 是由物体的惯性（质量矩阵）引起的载荷， 重力加速度，加速度，以及角加速度。 重力加速度，加速度，以及角加速度。
载荷考虑
• • 与其它单个分析因素相比，选择合适的载荷对你的分析结果影响更大。 与其它单个分析因素相比，选择合适的载荷对你的分析结果影响更大。 将载荷添加到模型上一般比确定是什么载荷要简单的多。 将载荷添加到模型上一般比确定是什么载荷要简单的多。
September 30, 1998
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B-67
面载荷( 面载荷(续)
在块顶面上施加均布压力
September 30, 1998
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B-60
自由度约束( 自由度约束(续)
固定位移约束举例: 固定位移约束举例 对称边界条件的添加
对称性或反对称边界 条件可以添加到线、 条件可以添加到线、 面或平面的节点上。 面或平面的节点上。 ( 它们中的每一个最后 成为各个节点上的一 组约束。 组约束。) 在大多数 情况下， 情况下，ANSYS将自 将自 动确定约束的方向。 动确定约束的方向。
B-58
自由度约束
自由度约束就是给某个自由度 自由度约束就是给某个自由度(DOF)指定一已知数值 (值不一定 就是给某个自由度 指定一已知数值 值不一定 是零)。 是零 。
定义
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B-69
面载荷( 面载荷(续)
面载荷不是垂直于表面的情形
面效应单元上 某些类型的载荷只能作用在 面Baidu Nhomakorabea应单元上，这些单元的作用是将载荷传递 到模型的其它单元： 到模型的其它单元：
•
结构实体单元 的切向 (或其它 或其它 方向) 压力。 方向 压力。 实体热单元的 辐射描述。 辐射描述。
•
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B-64
集中载荷 (续)
对于结构分析而言
• 集中载荷通常是向由梁 集中载荷通常是向由梁(beam)、杆(spars)和弹簧 、 和弹簧(springs)构成的非连续性 和弹簧 构成的非连续性 的模型添加载荷的一种途径。 的模型添加载荷的一种途径。 • 对于由壳单元 对于由壳单元(shells)、平面单元(XY plane elements)或者三维实体单元 、平面单元 或者三维实体单元 (3-D solids)等组成连续性模型，集中载荷意味存在应力奇异点。 等组成连续性模型， 等组成连续性模型 集中载荷意味存在应力奇异点。 – 你可以用等效集中载荷代替静力分布载荷，并添加到模型上。 你可以用等效集中载荷代替静力分布载荷，并添加到模型上。 – 如果你不关心 集中载荷作用)节点处的应力，这样做是可以接受的。 如果你不关心(集中载荷作用 节点处的应力 这样做是可以接受的。 集中载荷作用 节点处的应力，
September 30, 1998
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B-62
集中载荷
集中载荷 就是作用在模型的一个点上的载荷。 就是作用在模型的一个点上的载荷。
定义
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Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
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B-61
自由度约束( 自由度约束(续)
固定位移约束举例: 固定位移约束举例 刚体位移约束
该方块上下面受压。 该方块上下面受压。它需 要仔细选择6个平移自由度 要仔细选择 个平移自由度 ，并约束它们的刚体运动 ，但不能引起附加扭曲应 力。