ANSYS教程第6章 施加载荷和求解解析
ANSYS Workbench 19.0基础入门与工程实践 第6章 静力学分析
6.4 线性静力学分析实例——壳单元分析实例
• 壳单元是有限元分析经常需要使用的单元类型，本例将通过壳单元 对管道结构进行静力学分析，使读者掌握壳单元的使用方法，同时 与实体结构分析结果进行对比，查看两种单元分析结果的误差，使 读者对壳单元的使用有更加全面的认识。
6.4.1 问题描述
• 图6-32所示为管道连接结构，纵向小管道受到50kN的外力作用， 横向大管道两端约束，现采用壳单元对整个结构进行仿真校核。
2．几何特征删减
• 完成无关结构的删减之后，由于几何模型中存在诸多螺栓孔、定位孔，如左图 所示，这些螺栓孔、定位孔对分析结果也不产生直接影响，且不是分析中关注 的内容，所以要再次对模型进行特征删减，去除支架及横梁结构中存在的螺栓 孔、定位孔，最终得到可以用于分析的模型，如右图所示。
3．导入几何模型
6.4.3 材料属性设置
• 本例中采用Structure Steel材料，各项参数设置按照图所示进行设置，其他按 照软件默认即可，然后通过Model中Geometry下的Assignment将材料赋予几何 模型。
6.4.4 网格划分
• 采用六面体主体网格划分方法，右键单击Mesh，插入Method，采用自动划分 方法；同时单击鼠标右键，插入Sizing，设置所有薄板单元尺寸为8mm，生 成网格，结果如图所示。
• 下面通过实体模型的计算，来与壳单元计算结构进行对比。操作步骤如下。 • （1）导入实体几何模型进行网格划分，采用六面体主体网格划分技术，网格
大小设置为10mm，划分结果。 • （2）同壳单元边界及载荷设置一致，固定大管道两端，同时在-x方向施加
50kN载荷，结果。 • （3）模型求解。
6.5 本章小结
• 本章通过移动龙门架和外伸梁结构的静力分析实例，详细介绍了在WB 19.0中 进行静力学分析的基本思路和步骤，在第一个实例中介绍如何通过Imprint Faces施加载荷，第二个实例中详细介绍了如何创建和使用梁单元进行静力分 析，通过每一步详细操作，确保读者对静力分析能有清晰全面的认识和掌握， 最后通过实体单元和壳单元的对比分析，为读者提供使用两种不同类型单元处 理问题的方法。
ANSYS求解过程中的载荷、约束与边界条件的设定
1.施加显式分析的载荷一般的加载步骤如下：（1）将模型中受载的部分定义为组元或PART（用于刚体的加载）；（2）定义包含时间和对应荷载数值的数组参数并赋值；（3）通过上述数组定义荷载时间历程曲线；（4）选择施加荷载的坐标系统（默认为在总体直角坐标系）；（5）将荷载施加到结构模型特定受载的部分上。
在ANSYS/LS-DYNA中，定义或分析显式分析载荷的GUI操作菜单路径为：Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Loading Options>Specify Loads Main Menu>Solution>Loading Options>Specify Loads通过上述菜单调出如图1所示的加载对话框，在其中依次输入相应的参数，同样可以完成载荷的施加过程。
图1施加显式分析的载荷注意：在ANSYS/LS-DYNA中，上述方式定义的载荷是在一个载荷步施加的，即直接施加随着时间变化的各种动力作用到结构的受载部分。
不要与ANSYS隐式结构分析中多个载荷步加载的概念相混淆。
施加了显式分析载荷之后，可以通过操作显示或隐藏载荷标志，其GUI菜单操作路径为：Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Loading Options>Show Forces2.施加初始条件在瞬态动力问题中，经常需要定义结构系统的初始状态，如初始速度等。
在ANSYS/LS-DYNA程序中，菜单路径为：Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Initial Velocity>OnNodes/PARTsMain Menu>Solution>Initial Velocity>On Nodes/PARTs图2施加于PART上初始速度3.施加边界条件在ANSYS/LS-DYNA中，可以定义如下一些类型的边界条件：★固定边界条件其菜单操作路径为：Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Constraints>Apply>On Nodes Main Menu>Solution>Constraints>Apply>On Nodes在图形窗口中单击需要约束的节点，然后，在弹出的如图3所示的对话框中进行施加零约束的操作。
ANSYS中施加载荷应遵循的原则及设置求解(ansys公司资料)
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 面效应单元上，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。
•
September 30, 1998
定义
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
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 。
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
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。
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
B-64
集中载荷 (续)
对于结构分析而言
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第6章-模态分析
第6章 模态分析 模态分析主要用于确定结构和机器零部件的振动特性（固有频率和振型）也是其他动力学分析（如谐响应分析、瞬态动力学分析以及谱分析等）的基础。
利用模态分析可以确定一个结构。
本章先介绍动力学分析中较为简单的部分★ 了解模态分析。
6.1 模态分析概述模态分析（Modal Analysis ）亦即自由振动分析，是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。
模态分析的经典定义是将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。
坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。
对于模态分析，振动频率i ω和模态i φ是由下面的方程计算求出的：[][](){}20i iK M ωφ−= 模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报、结构动力特性的优化设计提供依据。
模态分析应用可归结为：评价现有结构系统的动态特性。
在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计。
诊断及预报结构系统的故障。
控制结构的辐射噪声。
识别结构系统的载荷。
ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通受不变载荷作用产生应力作用下的结构可能会影响固有频率，尤其是对于那些在某一个或两个尺度上很薄的结构，因此在某些情况下执行模态分析时可能需要考虑预应力的影响。
进行预应力分析时首先需要进行静力结构分析（Static Structural Analysis ），计算公式为：[]{}{}K x F =得出的应力刚度矩阵用于计算结构分析（[][]0S σ→），这样原来的模态方程即可修改为：[][]()2i K S M ω+− {}0iφ= 上式即为存在预应力的模态分析公式。
ANSYS载荷施加解析
ansys载荷施加(2011-06-11 20:25:54)转载▼分类：ansys12.0学习教程标签：杂谈题目：加载2.1载荷概述有限元分析的主要目的是检查结构或构件对一定载荷条件的响应。
因此，在分析中指定合适的载荷条件是关键的一步。
在ANSYS程序中，可以用各种方式对模型加载，而且借助于载荷步选项，可以控制在求解中载荷如何使用。
2.2什么是载荷在ANSYS术语中，载荷（loads）包括边界条件和外部或内部作用力函数，如图2-1所示。
不同学科中的载荷实例为：结构分析：位移，力，压力，温度（热应变），重力热分析：温度，热流速率，对流，内部热生成，无限表面磁场分析：磁势，磁通量，磁场段，源流密度，无限表面电场分析：电势（电压），电流，电荷，电荷密度，无限表面流体分析：速度，压力图2-1 “载荷”包括边界条件以及其它类型的载荷载荷分为六类：DOF约束，力（集中载荷），表面载荷，体积载荷、惯性力及耦合场载荷。
·DOF constraint（DOF约束）将用一已知值给定某个自由度。
例如，在结构分析中约束被指定为位移和对称边界条件；在热力分析中指定为温度和热通量平行的边界条件。
·Force（力）为施加于模型节点的集中载荷。
例如，在结构分析中被指定为力和力矩；在热力分析中为热流速率；在磁场分析中为电流段。
·Surface load（表面载荷）为施加于某个表面上的分布载荷。
例如，在结构分析中为压力；在热力分析中为对流和热通量。
·Body load（体积载荷）为体积的或场载荷。
例如，在结构分析中为温度和fluences；在热力分析中为热生成速率；在磁场分析中为流密度。
·Inertia loads（惯性载荷）由物体惯性引起的载荷，如重力加速度，角速度和角加速度。
主要在结构分析中使用。
·Coupled-field loads（耦合场载荷）为以上载荷的一种特殊情况，从一种分析得到的结果用作为另一分析的载荷。
ansys高级接触分析第6章-高级选项设置
Training Manual
小的强制性位移
May 16, 2005 Inventory #002256
6-14
Advanced Contact & Fasteners
接触属性高级选项设置
...处理刚体运动
• 位移控制
Training Manual
– Load Step 1 • 施加一个小的强制性位移.
接触属性高级选项设置
A. 初始穿透
Training Manual
• ANSYS中提供了几种模拟接触初始穿透的技术，它们需要初始几 何穿透值或/和指定的偏移值.
• 指定偏移值:
May 16, 2005 Inventory #002256
6-4
接触属性高级选项设置
…初始穿透
• 实常数 CNOF表示接触面偏 移.
May 16, 2005 Inventory #002256
6-25
接触属性高级选项设置
...处理刚体运动4
Training Manual
• 使用接触管理器时，点击Check Contact Status按钮会出现四个 选项，第三个选项Move contact nodes to target可执行 CNCHECK命令
接触属性高级选项设置
...处理刚体运动
Training Manual
• 尽管这些都是有效技巧，但较难使用
– “即将接触法” -由于分网时的取整处理，物体间可能存在小的间隙或 穿透，这可能导致不收敛.
– 动力学方法 -系统在分析结束后没有完全进入静态，仍存在动态效应
– 位移控制法 -在一个复杂加载的情况下，需要强加的位移不好确定.
Training Manual
ansys施加面荷载
ansys施加⾯荷载1、如果是线性变化的，可以采⽤⽔压⽅式定义；1、如果可以⽤函数表⽰，则可以⽤函数来定义，2、也可以使⽤表⾯效应单元来定义；在ANSYS中如果要在⼀个⾯上施加沿某个⽅向变化的⾯荷载，需要有两步来完成：这⾥以⼀个在圆筒内表⾯加内⽔压⼒的例⼦进⾏说明。
第⼀步，设置⾯荷载变化规律。
如果⾯荷载沿Z向变化，后⾯指定⾯荷载从Z=100开始变化，并按斜率为-9800进⾏变化，可⽤如下语句sfgrad,pres,,z,100,-9800 !也就是准备在⾼100⽶的圆柱加内⽔压⼒吧第⼆步，施加⾯荷载。
在指定的⾯上施加按第⼀步设置的⾯荷载变化规律的⾯荷载。
SFA,P51X,1,PRES,0这个语句相当于在指定⾯上施加法向荷载(选圆筒体内表⾯)，在Z=100时荷载值为0，随Z坐标变化荷载值以变化率-9800进⾏变化，这样在Z=0时荷载值为-9800*100每次⽤sfgrad进⾏设置后仅对随后的sfa命令有效，直倒下次再⽤sfgrad进⾏设置。
在⾯上施加荷载后，对模型剖分后可以执⾏以下命令来查看加的⾯荷载是否正确/PSF,PRES,NORM,2,0,1 以箭头⽅式显⽰⾯荷载sftran 将⾯荷载转化到有限元模型上本⽂摘⾃《ANSYS⼯程分析进阶实例》---王呼佳、陈洪军主编，在此对本书作者表⽰感谢！⼀般可以通过两种⽅法施加⾯荷载，⼀是在表⾯上覆盖⼀层表⾯效应单元SURF153或SURF154；⼆是通过apdl语⾔编程施加。
基本思路如下：⼈为将⾯上压⼒荷载换算成集中⼒并施加到节点上。
施加集中⼒时，将合⼒分解为X,Y,Z⽅向的分⼒。
（1）选中所要施加压⼒的表⾯，在⾯上⽣成⼀层shell63单元。
（2）对⽣成的shell63单元，使⽤循环语句逐步进⾏以下操作。
（3）得到每个单元的⾯积及单元中⼼的X,Y,Z坐标值。
（4）将坐标值代⼊压⼒随坐标变化的函数式，得到单元中⼼点处的压⼒值，并乘以⾯积得到单元所受的合⼒。
ANSYS模态分析教程及实例讲解
任何结构都具有其固有频率（固有周期），其值由其本身的结构所决定 自由振动是一种无衰减力的振动状态，它将永远不停地振动下去。
频率分析的相关知识
• 静力分析中，节点位移是主要的未知量。[K]d=F中[K]为刚度 矩阵，d为节点位移的未知量，而F为节点载荷的已知量。
要点：振动的形式（振形）称为振动模态。 一般从低频开始，称为1阶、2阶、3阶……固有频率，并且具
有与各个固有频率对应的振动模态。
频率分析的相关知识
• 共振（以荡秋千为例） –荡得好的人荡几下马上就能荡得很高
–这是因为与秋千摆动的节拍和时间配合起来的原因。 –换句话说，与秋千的固有频率（固有周期）相配合，这
– 小变形 – 弹性范围内的应变和应力 – 没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。
应力
弹性模量 (EX)
应变
准备工作
A. 哪种分析类型？
• 如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行 非线性分析。引起结构刚度显著变化的典型因 素有： – 应变超过弹性范围（塑性） – 大变形，例如承载的鱼竿 – 两体之间的接触
• 在动力学分析中，增加阻尼矩阵[C]和质量矩阵[M]
上式为典型的在有阻尼的交迫振动方程。当缺少阻尼及外力 时，该缺少阻尼及外力时（自由振动），该方程式简化为
频率分析的相关知识
• 固有振动模态（以弦的振动为例）
– 两端被固定住的弦，以手指弹一下张紧的弦，弦则振动 起来，振动在空气中传播发出声音。弦以下图所示的各
第三讲模态分析
• 在开始ANSYS分析之前，您需要作一些决定， 诸如分析类型及所要创建模型的类型。
• 标题如下：
在ANSYS中施加任意面、方向、变化载荷的方法
在任意面施加任意方向任意变化的压力在某些特殊的应用场合，可能需要在结构件的某个面上施加某个坐标方向的随坐标位置变化的压力载荷，当然，这在一定程度上可以通过ANSYS表面效应单元实现。
如果利用ANSYS的参数化设计语言，也可以非常完美地实现此功能，下面通过一个小例子描述此方法。
!!!在执行如下加载命令之前,请务必用选择命令asel将需要加载的几何面选择出来!!!finish/prep7et,500,shell63press=100e6amesh, allesla, snsla,s,1! 如果载荷的反向是一个特殊坐标系的方向,可在此建立局部坐标系,并将! 所有节点坐标系旋转到局部坐标系下.*get,enmax,elem,,num,maxdofsel,s,fx,fy,fzfcum,add !!!将力的施加方式设置为"累加",而不是缺省的"替代"*do,i,1,enmax*if,esel,eq,1,then*get,ae,elem,i,area !此命令用单元真实面积，如用投影面积，请用下几条命令! *get,ae,elem,i,aproj,x !此命令用单元X投影面积，如用真实面积，请用上一条命令! *get,ae,elem,i,aproj,y !此命令用单元Y投影面积! *get,ae,elem,i,aproj,z !此命令用单元Z投影面积xe=centrx !单元中心X坐标(用于求解压力值)ye=centry !单元中心Y坐标(用于求解压力值)ze=centrz !单元中心Z坐标(用于求解压力值)! 下面输入压力随坐标变化的公式,本例的压力随X和Y坐标线性变化.p_e=(xe-10)*press+(ye-5)*pressf_tot=p_e*aeesel,s,elem,,insle,s,corner*get,nn,node,,countf_n=f_tot/nn*do,j,1,nnf,nelem(i,j),fx,f_n !压力的作用方向为X方向! f,nelem(i,j),fy,f_n !压力的作用方向为Y方向! f,nelem(i,j),fz,f_n !压力的作用方向为Z方向*enddo*endifesla,s*enddoaclear,allfcum,repl !!!将力的施加方式还原为缺省的"替代"dofsel,allallsel说明：本信息在任意面施加任意方向任意变化的压力在某些特殊的应用场合，可能需要在结构件的某个面上施加某个坐标方向的随坐标位置变化的压力载荷，当然，这在一定程度上可以通过ANSYS表面效应单元实现。
ansys课程设计-连杆实例的受力分析
ANSYS课程设计连杆实例的受力分析一.问题描述厚度为0.5英寸的汽车连杆在小头孔周围90度处承受P=1000psi的表面载荷。
用有限元法分析了连杆的应力状态。
连杆材料性能:模量E=30×106psi，泊松比0.3。
因为连杆的结构是对称的，所以只能进行一半的分析。
采用自底向上的建模方法，采用20节点SOLID95单元进行划分。
二、具体操作流程1.定义工作文件名和工作标题。
2.生成两个圆环体。
⑴生成圆环:主菜单>预处理器>模型创建>面积圆>按尺寸，其中RAD1=1.4，RAD2=1，θ1 = 0，θ2 = 180，单击应用，输入θ1 = 45，然后单击确定。
⑵打开“面编号”控件，选择“区域编号”作为“打开”，然后单击“确定”。
3.生成两个矩形。
⑴生成矩形:主菜单>预处理器>模型创建>面积矩形>按尺寸，输入X1=-0.3，X2=0.3，Y1=1.2，Y2=1.8，点击应用，然后分别输入X1=-1.8，X2=-1.2，Y1=0，y2 = 0。
⑵平移工作平面:工具菜单>工作平面>偏移WP to > XYZ位置，在ANSYS输入窗口的charm输入行中输入6.5，按Enter键确认，然后单击确定。
⑶将工作平面坐标系转换为活动坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>工作平面。
4.生成圆环体并执行布尔运算。
⑴⑵进行面对面折叠操作，结果如图。
5.生成连杆体。
⑴激活直角坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局笛卡尔坐标系。
⑵定义四个新的关键点:主菜单>预处理器>创建>关键点”在Active CS中，在对话框中输入X=2.5，Y=0.5，点击应用；；X=3.25，Y=0.4，点击应用；；X=4，Y=0.33，点击应用；；X=4.75，Y=0.28，点击确定。
⑶激活全局坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局圆柱坐标系。
ansys教程完整PDF
2.布尔操作
1. .....
要使用布尔操作:
2. .....
3. .....
Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate >
Procedure
选择一种布尔操作 (例如� Add)
选择图形类型. 将弹出 选取菜 单 (见下页) 提示选择图形进行 布尔操作.
准则
方面:
– 载荷数值 (包括输出的反力) 基于360度转角的3-D结构。
– 在右图中�轴对称模型中的 载荷是3-D结构均布面力载 荷的总量。
Axis of symmetry
3-D 结构
2-D 有限元模型
Total Force = 2pr = 47,124 lb.
()
加载约束载荷
1. .....
2. ..... 在关键点加载位移约束:
3. .....
procedure
Main Menu: Solution > -Loads- Apply -StructuralDisplacement > On Keypoints +
拾取 keypoints
Expansion option 可使相同的载荷加 在位于两关键点连线的所有节点上
如果加载后坡度的方向相反, 将 两个压力数值颠倒即可。
500
VALI = 1000 VALJ = 500
()
加载轴对称载荷
轴对称载荷可加载到具有对称轴的3-D 结构上。 3-D 轴对称结构可用一2-D 轴对称模型描述。
对称轴
3-D 结构
轴对称模型
10” 直径
5” 半径
()
加载 轴对称载荷, 注意以下
ansys接触设置、施加载荷、后处理有限元原理
ansys接触设置、施加载荷、后处理有限元
原理
有限元分析是现代工程设计中必不可少的工具，而在有限元分析软件中，ANSYS更是被广泛使用。
在进行ANSYS分析时，接触设置、施加载荷和后处理是三个非常重要的环节，下面我们来进行一些介绍：
1、接触设置：
接触是指两个物体表面之间的接触，包括摩擦和各种变形。
在ANSYS中，接触问题的处理是非常复杂的。
一般通过指定接触面和接触类型等参数来进行接触分析。
同时，还可以通过设置接触初始距离、接触材料和接触力等参数来精确模拟接触情况，从而得出精确的分析结果。
2、施加载荷：
在进行有限元分析时，施加载荷是必不可少的。
在ANSYS中，可以通过多种方式来施加载荷，比如输入位移、力、压力、温度等等。
同时，在施加载荷时需要考虑不同类型的加载方式，比如静载、动载和瞬态载荷等等。
为了得到准确的分析结果，需要根据实际情况选择合适的加载方式进行分析。
3、后处理：
有限元分析并不是最终的目标，最终的目标是得出准确的分析结果。
然而，对于大多数工程师来说，如何准确分析和解释计算结果是非常困难的。
因此，ANSYS提供了强大的后处理功能，可以对分析结果进行可视化处理和分析。
例如，绘制应力云图、变形云图和动态图等来展现分析结果，并进一步分析数据以得到更准确的结果。
总之，ANSYS是一种非常强大的有限元分析软件，然而，要想得到准确的结果，需要进行准确的接触设置、施加载荷和后处理等细节工作。
因此，在进行ANSYS分析时，需要根据实际情况选择合适的模型和参数，并进行合理的分析处理，以得到更加精确的结果。
第6章ansys桥梁工程应用实例分析.doc
本章介绍桥梁结构的模拟分析。
桥梁是一种重要的工程结构，精确分析桥梁结构在各种受力方式下的响应有较大的工程价值。
模拟不同类型的桥梁需要不同的建模方法，分析内容包括静力分析、动荷载响应分析、施工过程分析等等。
在本章中着重介绍桁架桥、刚架桥和斜拉桥三种类型桥梁。
内容 提要 第6章 ANSYS 桥梁工程应用实例分析本章重点结构分析具体步骤结构静力分析桁架结构建模方法结构模态分析本章典型效果图6.1 引言ANSYS通用有限元软件在土木工程应用分析中可发挥巨大的作用。
我们用它来分析桥梁工程结构，可以很好的模拟各种类型桥梁的受力、施工工况、动荷载的耦合等。
ANSYS程序有丰富的单元库和材料库，几乎可以仿真模拟出任何形式的桥梁。
静力分析中，可以较精确的反应出结构的变形、应力分布、内力情况等；动力分析中，也可精确的表达结构的自振频率、振型、荷载耦合、时程响应等特性。
利用有限元软件对桥梁结构进行全桥模拟分析，可以得出较准确的分析结果。
本章介绍桥梁结构的模拟分析。
作为一种重要的工程结构，桥梁的精确分析具有较大的工程价值。
桥梁的种类繁多，如梁桥、拱桥、钢构桥、悬索桥、斜拉桥等等，不同类型的桥梁可以采用不同的建模方法。
桥梁的分析内容又包括静力分析、施工过程模拟、动荷载响应分析等。
可以看出桥梁的整体分析过程比较复杂。
总体上来说，主要的模拟分析过程如下：（1）根据计算数据，选择合适的单元和材料，建立准确的桥梁有限元模型。
（2）施加静力或者动力荷载，选择适当的边界条件。
（3）根据分析问题的不同，选择合适的求解器进行求解。
（4）在后处理器中观察计算结果。
（5）如有需要，调整模型或者荷载条件，重新分析计算。
桥梁的种类和分析内容众多，不同类型桥梁的的分析过程有所不同，分析侧重点也不一样。
在这里仅仅给出大致的分析过程，具体内容还要看具体实例的情况。
6.2 典型桥梁分析模拟过程6.2.1 创建物理环境建立桥梁模型之前必须对工作环境进行一系列的设置。
Ansys-Workbench详解教程
2
有限元基本概念
概念
把一个原来是连续的物体划分为有限个单元，这些单元通过有
限个节点相互连接，承受与实际载荷等效的节点载荷，并根据力的 平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合成能
够进行综合求解的整体。 有限元法的基本思想—离散化。
节点 单元 载荷 约束 分析类型
2024/8/6
3
有限元模型
2024/8/6
30
定义材料属性
4、在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。
– 假如有任何惯性载荷，密度是必须要定义的；模态分析中同样需要定义材 料密度。
2024/8/6
31
3 网格控制
目的：实现几何模型
原则：整体网格控制
有限元模型的转化 局部网格细化
2024/8/6
32
网格控制
整体网格： Relevance（-100~100） 、 Relevance Center（coarse~ fine）
局部细化： 支撑处、载荷施加位置、应力变化较大的地方。
2024/8/6
33
网格控制
具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出 对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的 大小（Sizing）。
2024/8/6
29
2 定义材料属性
1、双击Component Systems中的Engineering Data。 2、 右击Engineering Data----edit 3、选择view中outline、properties,把General Materials等中的材料添加到
Engineering Data中，修改Density密度、Young’s modulus杨氏模量、 Poisson’s Ratio泊松比、热膨胀系数等参数。 4、点击Return to Project 5、右击Model----Update 6、右击Model-----edit 7、在模型的Material----Assignment右面的箭头可选择材料 注：软件默认的材料是Structural Steel。
Ansys_Ls-dyna压力载荷加载方法
ANSYS/LS-DYNA软件压力载荷加载总结隐式分析：1、进入Solution项，找到Pressure项进行施加压力载荷，选取作用面（Areas）上。
2、设置Plotctrls/Symbal/定义载荷显示形式，如Pressure（压力）以Arrow（箭头表示方向），这样设置好，可以帮助判断施加载荷位置及方向是否正确。
3、一旦施加载荷后，压力的方向将以箭头形式出现。
显式分析：1、只有Element形式加载压力载荷。
2、定义压力载荷载体Element组元。
3、定义时间-压力载荷曲线，没有正负之分。
4、设置Plotctrls/Symbal/定义载荷显示形式，如Pressure（压力）以Arrow（箭头表示方向）。
可以帮助判断施加载荷位置及方向是否正确。
一旦施加载荷后，压力的方向将以箭头形式出现。
5、一般要以映射网格划分有限元模型，正常状态下单元有6个面，并且分配了面号。
施加压力载荷：Specify Load/PRES，面号需要通过Arrow方向来以手工方式逐个试出来（因为每个每次模型的方向和顺序是不一样的），选时间和载荷。
6、加载完毕。
隐式-显式分析步骤：1. 求解分析的隐式部分，从而得到预载求解分析的隐式部分(预加载荷)2. 改变现在的文件名进行显式求解部分Utility Menu > File > Change Jobname > Jobname2 （由原来的Jobname1改为Jobname2）…为了防止显式求解的结果覆盖隐式求解的结果3. 将隐式单元改为相应的显式单元Preprocessor > Element Type > Switch Elem Type …> Implic to Explic如果使用了非对应的单元，使用ETCHG, ITE 命令不能自动地将它们转变，而是用EMODIF命令手动将它们转变。
Preprocessor > Move/Modify > -Elements- Modify Attrib >Select elements to be modified > Elem Type –TYPE (STLOC field) > TYPE参考号与显式单元关联若LINK160, BEAM161, and LINK167 单元都需要第三个节点（方向点）, 所以如果相应的隐式单元只定义了端点，那么必须增加第三个节点。
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第六章屈曲分析
工程中很多结构需要进行结构稳定性计算，如细长杆、压缩部件、真空容器等，这些构件在不稳定（屈曲）开始时，结构本质上没有变化的载荷作用下（超过一个很小的动荡），在x 方向上的微小位移会使得结构有一个很大的改变，这类问题除了要考虑强度之外，还要分析其屈曲稳定性的问题。
本章所要学习的内容包括： ¾ 了解线性屈曲分析基础¾ 掌握ANSYS Workbench 屈曲分析的操作流程 ¾ 了解线性屈曲分析的应用场合 ¾ 理解屈曲分析的结果6.1 线性屈曲分析基础特征值或线性屈曲分析预测的是理想线弹性结构的理论屈曲强度（分歧点）；而非理想和非线性行为阻止许多真实的结构达到它们的理论上的弹性屈曲强度。
线弹性通常产生非保守的结果，但也是有优点的。
（1）它比非线性屈曲计算省时间，并且应当做第一步计算来评估临界载荷（屈曲开始的载荷）。
（2）线性屈曲分析可以用来作为决定产生什么样的屈曲模型形状的设计工具，为设计做指导。
线性屈曲的分析方程为：{}([][])0i i K S λΨ+=式中各个符号的含义如下。
S 表示应力刚度矩阵； i λ表示屈曲载荷乘子；i Ψ表示屈曲模态。
实际上，线性屈曲方程和自由振动方程很相似，两者都是利用相似的矩阵方法来求解特征值问题的。
线性屈曲的分析步骤与之前的静力学分析非常相似，过程如下。
（7）求解计算并保存。
ANSYS Workbench1 4.5屈曲模态分析步骤与其他有限元分析步骤大同小异，软件支持模态分析中存在接触对，但因为屈曲分析是线性分析，所以接触行为不同于非线性接触行为，接触设置的线性屈曲分析设置如表6-1所示。
表6-1 存在接触设置的线性屈曲分析设置Linear Buckling Analysis（线性屈曲分析）Contact Type （接触类型） Initially Touching （初始接触） Inside Pinball Region （Pinball 区域内） Outside Pinball Region （Pinball 区域外） Bonded （绑定） Bonded （绑定） Bonded （绑定） Free （自由） No Separation （不分离） No Separation （不分离） No Separation （不分离） Free （自由） Rough （粗糙） Bonded （绑定） Free （自由） Free （自由） Frictionless （光滑）No Separation （不分离）Free （自由）Free （自由）6.2 案例图解6.2.1 斜撑杆受压屈曲分析分析起落架中承受轴向压力的斜撑杆，杆为空心圆管，外径为52mm ，内径为44mm ，L =950mm 。
ansys载荷施加
2.1 载荷概述有限元分析的主要目的是检查结构或构件对一定载荷条件的响应。
因此，在分析中指定合适的载荷条件是关键的一步。
在ANSYS程序中，可以用各种方式对模型加载，而且借助于载荷步选项，可以控制在求解中载荷如何使用。
2.2 什么是载荷在ANSYS术语中，载荷（loads）包括边界条件和外部或内部作用力函数，如图2-1所示。
不同学科中的载荷实例为：结构分析：位移，力，压力，温度（热应变），重力热分析：温度，热流速率，对流，内部热生成，无限表面磁场分析：磁势，磁通量，磁场段，源流密度，无限表面电场分析：电势（电压），电流，电荷，电荷密度，无限表面流体分析：速度，压力图2-1 “载荷”包括边界条件以及其它类型的载荷载荷分为六类：DOF约束，力（集中载荷），表面载荷，体积载荷、惯性力及耦合场载荷。
·DOF constraint（DOF约束）将用一已知值给定某个自由度。
例如，在结构分析中约束被指定为位移和对称边界条件；在热力分析中指定为温度和热通量平行的边界条件。
·Force（力）为施加于模型节点的集中载荷。
例如，在结构分析中被指定为力和力矩；在热力分析中为热流速率；在磁场分析中为电流段。
·Surface load（表面载荷）为施加于某个表面上的分布载荷。
例如，在结构分析中为压力；在热力分析中为对流和热通量。
·Body load（体积载荷）为体积的或场载荷。
例如，在结构分析中为温度和fluences；在热力分析中为热生成速率；在磁场分析中为流密度。
·Inertia loads（惯性载荷）由物体惯性引起的载荷，如重力加速度，角速度和角加速度。
主要在结构分析中使用。
·Coupled-field loads（耦合场载荷）为以上载荷的一种特殊情况，从一种分析得到的结果用作为另一分析的载荷。
例如，可施加磁场分析中计算出的磁力作为结构分析中的力载荷。
其它与载荷有关的术语的定义在下文中出现。
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6
6.1加载概述
2. 载荷子步（Substep） ：载荷子步是在某个载荷步之内的求 解点，由程序定义载荷增量。 • 在载荷步1内包含两个载荷子步，在载荷步2内包含3个载荷子 步。
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6.1加载概述
定义载荷子步的方法如下 ：【Main Menu】/【Preprocessor 】/【Solution】（求解）/【Analysis Type】（分析类型）/【 Sol’ Controls】（求解控制）/【Basic】（基本）
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6.1加载概述
• 6.1.2 载荷施加的对象
在实体模型上加载 在有限元模型上加载
5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.1加载概述
• 6.1.3 载荷步选项设置
1. 载荷步（Load Step）:载荷步是为求解而定义的载荷配置， 可根据载荷历程（时间和空间）在不同的载荷步内施加不同的 载荷 • 如图共三个载荷步，时间从0到t1为第一个载荷步，载荷从0 线性增加到3KN。时间从t1到t2为第二个载荷步，载荷大小 为3KN保持不变。时间从t2到t3为第三个载荷步，载荷大小 从3KN阶跃为0并保持不变。
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6.1加载概述
4.斜坡载荷和阶跃载荷 • 当在一个载荷步中设置一个以上子步时，就必须定义载荷是 斜坡载荷或是阶跃载荷 ，图（a）为阶跃载荷，图（b）为斜 坡载荷
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6.1加载概述
5. 时间及时间步 ：在所有静态和稳态分析中，不管是否与时间 “真实”相关，ANSYS 都使用时间作为跟踪参数。 • 在瞬态分析或与速率有关的静态分析（如蠕变或粘塑性）中 ，时间代表实际的按年月顺序的时间，可用小时、分、秒等 计量单位来表示。 • 在指定载荷历程的同时，在每个载荷步终点给时间赋值。 • 对于与速率无关的静态分析，时间仅仅成为识别载荷步和子 步的计数器，每一个载荷步和子步都与唯一的时间点对应， 故子步也称时间步。因此这种情况下，“time” 可用任意单 位和数值。
第6章
施加载荷和求解
主要内容
6.1加载概述 6.2分析类型与求解控制选项 6.3载荷定义的基本操作 6.4载荷的施加方法 6.5求解
2
6.1加载概述
• 6.1.1载荷的定义
ANSYS中的载荷可以分为6大类 : • 1）自由度约束（DOF Constraints）：将给定的自由度用 已知量表示，也称位移约束。例如在结构分析中约束是指位 移和对称边界条件，而在热力学分析中则指的是温度和热通 量平行的边界条件。 • 2）力（集中载荷）（Force）：是指施加于模型节点上的 集中载荷或者施加于实体模型边界上的载荷。例如结构分析 中的力和力矩，热力分析中的热流速度，磁场分析中的电流 段。 • 3）面载荷（Surface Load）：是指施加于某个面上的分布 载荷。例如结构分析中的压力，热力学分析中的对流和热通 量。
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6.3 载荷定义的基本操作
• 6.3.1 定义载荷的设置
施加载荷之前需了解影响载荷施加的影响因素，它们对某些载 荷的施加和求解过程有直接的影响，因此必须予以了解。
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6.3 载荷定义的基本操作
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6.1加载概述
3.平衡迭代 ：平衡迭代是在给定子步下为了收敛而进行的附加 计算。仅用于收敛起着很重要的作用的非线性分析（静态或瞬态 ）中的迭代修正。在非线性分析中，迭代计算多次收敛后得到该 载荷子步的解。 • 如图所示，第一个载荷步，将载荷逐渐加到5至10个子步以上 ，每个子步仅用一次平衡迭代。第二个载荷步，得到最终收 敛解，且仅有一个使用15-25次平衡迭代的子步。
• 载荷定义：【Main Menu】/【Solution】/【Define Loads】（定义载荷）。定义载荷菜单项共有4个菜单子 项，其功能如下。
【Settings】：定义载荷设置菜单项。 【Apply】：施加各类载荷的菜单项，该内容在本章的6.4中讲 述。 【Delete】：删除载荷菜单项。 【Operate】：载荷操作菜单项。
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6.2 分析类型与求解控制选项
• 6.2 求解控制
【Main Menu】/【Solution】/【Analysis Type】/【Sol’n Control】 • 基本选项卡。 • 瞬态分析选项卡。 • 求解选项选型卡。 • 非线性分析选项卡。 • 高级非线性选项卡
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6.3 载荷定义的基本操作
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6.2 分析类型与求解控制选项
“Static”：静态分析，可执行所有线性、非线性静态分析。 “Modal”：模态分析，计算结构的模态振型和模态频率。 “Harmonic”：谐分析，计算结构在不同频率激励下的谐响应 行为。 “Transient”：瞬态分析，计算结构在时间历程载荷作用下的瞬 态响应行为。 “Spectrum”：谱分析，求解响应谱求解和随机振动求解两种 分析类型。 “Eigen Buckling”：屈曲分析，线性临界屈曲载荷求解。 “Substructuring”：子结构分析，计算超单元生成超单元矩阵 。
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6.1加载概述
载荷步时间及其步长控制方式 ，ANSYS提供了两种方式控制载 荷步时间及其步长：通过时间-时间步长方式控制 ，通过时间-载 荷子步数方式控制 。 • 首先确定瞬态分析类型，其次，确定载荷步时间及其子步长 。
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6.2 分析类型与求解控制选项
• 6.2.1 分析类型设置
【Main Menu】/【Solution】/【Analysis Type】（分析类型）/ 【New Analysis】（新的分析）
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6.1加载概述
• 4）体载荷（Body Load）：是指体积或场载荷。例如需要 考虑的重力，热力分析中的热生成速度。 • 5）惯性载荷（Inertia Loads）：是指由物体的惯性而引起 的载荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的惯性力 。该载荷一般应用于结构分析中。 • 6）耦合场载荷（Coupled-field Loads）：是一种特殊的载 荷，是考虑到一种分析的结果，并将该结果作为另外一个分 析的载荷。例如将磁场分析中计算得到的磁力作为结构分析 中的力载荷。