第四章加载、求解、结果后处理

第 四 章: 加载、求解、结果后处理

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-1

目标
Module Objective

本章的目标是,假如已将几何模型划分网格, 应如何加载、 求解.
第1课. 载荷 4-1. 列表和分类载荷。 4-2. 在实体模型上完成下列操作: a. 加载. b. 校验载荷. c. 删除载荷. 第2课. 求解 4-3. 描述求解过程.

Lesson Objectives

第3课. 结果后处理 4-4. 描述ANSYS后处理中观看结果的各种功能. 4-5. 描述静力分析结果后处理的五个步骤.

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-2

第1课 加 载

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-3

载荷分类
4-1. 列表和分类载荷
Objective

ANSYS中的载荷可分为:
? 自由度DOF - 定义节点的自由度( DOF ) 值 (结构分析_位移、热分 析_ 温度、电磁分析_磁势等) ? 集中载荷 - 点载荷 (结构分析_力、热分析_ 热导率、电磁分析_ magnetic current segments) ? 面载荷 - 作用在表面的分布载荷 (结构分析_压力、热分析_热对流、 电磁分析_magnetic Maxwell surfaces等) ? 体积载荷 - 作用在体积或场域内 (热分析_ 体积膨胀、内生成热、电 磁分析_ magnetic current density等) ? 惯性载荷 - 结构质量或惯性引起的载荷 (重力、角速度等)

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-4

加载
4-2a. 加载.
Objective

可在实体模型或 FEA 模型 (节点和单元) 上加载.

沿线均布的压力

沿单元边界均布的压力

在关键点处 约束

在节点处约束

实体模型

FEA 模型

在关键点加集中力
September 30, 1998

在节点加集中力
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) M4-5

加载 (续)
直接在实体模型加载的优点:

+ 几何模型加载独立于有限元网格. 重新划分网格或局部网格修改不影 响载荷.
Guidelines

+ 加载的操作更加容易 ,尤其是在图形中直接拾取时.

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-6

加载 (续)
无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型.因此 , 加载到实体的载荷将自动转化到 其所属的节点或单元上。

沿线均布的压力

均布压力转化到以线为边界 的各单元上

实体模型

加载到实 体的载荷 自动转化 到其所属 的节点或 单元上

FEA 模型

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-7

加载 (续)
1. ..... 2. .....
3. ..... 步骤

实体模型加载: Main Menu: Solution > -Loads- Apply >

注意到这是 很长的菜单, 对于结构分 析,部分菜单呈暗淡灰色,表示不 属于结构分析的范畴。 (ANSYS 可 由模型中的单元类型识别分析类型)

说明: 可通过在preferences 中选择适 当的分析类型过滤菜单中的选项。

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-8

加载 (续)
加载面力载荷

Main Menu: Solution > -Loads- Apply > Pressure > On Lines
拾取 Line

输入一个 压力值即为 均布载荷, 两个数值 定义 坡度压力

说明:压力数值为正表示其方向指向表面

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-9

加载 (续)
加载面力载荷(续)
500 L3 VALI = 500 500

坡度压力载荷*鹗脊丶(I) 线性变化到第二个关键点 (J)。
1000 500 L3 VALI = 500 VALJ = 1000

如果加载后坡度的方向相反, 将 两个压力数值颠倒即可。

1000 500 L3 VALI = 1000 VALJ = 500
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) M4-10

September 30, 1998

加载 (续)
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*峁箍捎靡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

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-11

加载 (续)
加载 轴对称载荷, 注意以下 方面:
准则

– 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.
September 30, 1998 Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) M4-12

加载 (续)
加载约束载荷
1. ..... 2. ..... 3. ..... procedure

在关键点加载位移约束: 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

例 要固定一边,只 要拾取关键点6、 7,并设置 all DOFs = 0 和 KEXPND = yes.

K6

K7
September 30, 1998 Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) M4-13

加载 (续)
加载约束载荷(续)
1. ..... 2. ..... 3. ..... 步骤

在线和面上加载位移约束: Main Menu: Solution > -Loads- Apply -StructuralDisplacement > On Lines + OR On Areas+

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-14

校验载荷
1. ..... 2. ..... 3. ..... 步骤

4-2b. 校验载荷
Objective

通过 plotting画出载荷: Utility Menu: PlotCtrls > Symbols ...

? 实体模型载荷显示在几何模型上 (体、面、线或关键点) ? 有限元模型载荷在画节点或单元 时显示

或通过 listing列表载荷: Utility Menu: List > Loads
September 30, 1998 Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) M4-15

将载荷转化到有限元模型上
说明: 只有到求解初始化时,才将模型中的载荷自动转化到有限元模 型中的节点和单元上。
1. ..... 2. ..... 3. .....

下面将载荷转化到节点和单元上,不进行求解: Main Menu: Solution > -Loads-Operate

Procedure

这些选项出现的信息大致相同

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-16

删除载荷
4-2c. 删除载荷
1. ..... 2. ..... 3. ..... Procedure
Objective

Main Menu: Solution > -Loads- Delete

All Load Data 选项可同时删除模型 中的任一类载荷。

而...

individual entities by picking 选项 只删除模型选定的载荷。
September 30, 1998 Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) M4-17

删除载荷(续)
当删除实体模型时, ANSYS 将自动删除其上所有的载荷

删除线上的均 布压力

自动删除以线为边界 的各单元均布压力

记住这 一关系?

实体模型

FEA 模型l

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-18

删除载荷(续)
两关键点的扩展位移约束载荷例外:

删除两点的约束
只删除了两角点 ( CORNER ) 约束, 而加载 时扩展的 ( inside ) 节点 约束必须手工删 除.

实体 模型

FEA 模型l

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-19

第 2课 求 解

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-20

求解
求解结果保存在数据库中并输出到结果文件 (Jobname.RST, Jobname.RTH, Jobname.RMG, or Jobname.RFL)

输入数据

数据库

求解器
结果

结果数据

结果文件

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-21

求解时模型是否准备就绪?
在求解初始化前,应进行分析数据检查,包括下面内容: ? 统一的单位 ? 单元类型和选项 ? 材料性质参数 – 考虑惯性时应输入材料密度 – 热应力分析时应输入材料的热膨胀系数 ? 实常数 (单元特性) ? 单元实常数和材料类型的设置 ? 实体模型的质量特性 (Preprocessor > Operate > Calc Geom Items) ? 模型中不应存在的缝隙 ? 壳单元的法向 ? 节点坐标系 ? 集中、体积载荷 ? 面力方向 ? 温度场的分布和范围 ? 热膨胀分析的参考温度 (与 ALPX 材料特性协调?)

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-22

进行求解
4-3.
Objective

描述求解过程

1. ..... 2. ..... 3. ..... Procedure

求解过程: 1. 求解前保存数据库 2. 将Output 窗口提到最前面观看求解信息 3. Main Menu: Solution > -Solve-Current LS.

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-23

进行求解(续)
在求解过程中,应将OUTPUT窗口提到最前面。 ANSYS 求解过程 中的一系列信息都将显示在此窗口中,主要信息包括:
? 模型的质量特性- 模型质量是精确的 - 质心和 质量矩的值有一定误 差。 ? 单元矩阵系数 - 当单元矩阵系数最大/最小值的比率 > 1.0E8 时将预 示模型中的材料性质、实常数或几何模型可能存在问题。当比值过 高时,求解可能中途退出。 ? 模型尺寸和求解统计信息。

? 汇总文件和大小。

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-24

进行求解(续)
没有获得结果的原因是什么? 往往是求解输入的模型不完整或存在 错误,典型原因有:
? 约束不够! (通常出现的问题)。 ? 当模型中有非线性单元 (如缝隙 gaps、滑块sliders、铰hinges、索 cables等),整体或部分结构出现崩溃或“松脱”。 ? 材料性质参数有负值, 如密度或瞬态热分析时的比热值。 ? 未约束铰接结构,如两个水*运动的梁单元在竖直方向没有约束。 ? 屈曲 - 当应力刚化效应为负(压)时,在载荷作用下整个结构刚度 弱化。如果刚度减小到零或更小时,求解存在奇异性,因为整个结 构已发生屈曲。

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-25

第 3课 结果后处理

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-26

结果的绘图和列表
4-4.
Objective

介绍ANSYS后处理功能

ANSYS 有两个后处理器: ? 通用后处理器 (即 “POST1”) 只能观看整个模型在某一时刻的结果 (如 :结果的照相 “snapshot”). ? 时间历程后处理器 (即 “POST26”) 可观看模型在不同时间的结果。 但此后处理器只能用于处理瞬态和/或动力分析结果。 在这一课只讨论通用后处理器

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-27

结果的绘图和列表(续)
4-5.
Objective

介绍静力分析结果后处理的五个步骤

静力分析结果后处理的步骤主要包括:
Guidelines

1. 2. 3. 4. 5.

绘变形图 变形动画 支反力列表 应力等值线图 网格密度检查

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-28

绘变形图
绘出结构在静力作用下的变形结果:
? Main Menu: General Postprocessor > Plot Results > Deformed Shape...

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-29

变形动画
? 以动画方式模拟结构在静力作用下的变形过程:
? Utility Menu: PlotCtrls > Animate > Deformed Shape...

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-30

支反力
? 在任一方向,支反力总和必等于在此方向的载荷总和。 ? 节点反力列表:
? Main Menu: General Postprocessor > List Results > Reaction Solution...

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-31

应力等值线
? 应力等值线方法可清晰描述一种结果在整个模型中的变化,可以 快速确定模型中的 “危险区域”。 ? 显示应力等值线 :
? Main Menu: General Postprocessor > Plot Results > -Contour PlotNodal Solution...

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-32

应力等值线动画
? 结果动画 :
? Utility Menu: PlotCtrls > Animate > Deformed Results

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-33

关于PowerGraphics的说明
? PowerGraphics 特点:
? 快速重画、图形轮廓分明。 ? 模型显示光滑、具有相片的真实感。
? 支持单元类型( lines、pipes、elbows、 contact 等单元)和几何实体 ( lines、areas、 volumes 等)。

PowerGraphics 打开 (缺省)

PowerGraphics 关闭
September 30, 1998 Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) M4-34

检查网格精度
? 由于网格密度影响分析结果的精度,因此有必要验证网格的精度 是否足够。
? 有三种方法进行网格精度检查:

1. 观察( Visual inspection ) 2. 误差估计 3. 将网格加密一倍,重新求解并比较两者结果。注意: 有些情况 下这种做法不适用。

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-35

观察
? 画出非*均( unaveraged )应力等值线,例如,画出单元应力 而不是节点应力。
? ? 显示每个单元的应力 寻找单元应力变化大的区域,这些区域应进行网格加密。(在MeshTool中 对网格加密非常方便, MeshTool 将在后面的内容介绍。)

Averaged stress contours
September 30, 1998

Unaveraged stress contours
M4-36

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

误差估计
? ANSYS 对*均应力和非*均应力采用几种不同的误差计算方法 ,误差估计只在进入后处理前PowerGraphics 被关闭的情况下 进行。 (如果进入后处理后关闭 PowerGraphics则ANSYS将重 新计算误差因子。)
? ? ? 关闭 PowerGraphics,应力等值线图可显示应力分布和最大最小值 范围,这可表明误差的大小。 通过画出结构能误差的等值线图,可显示误差较大的区域 -- 这些区 域需要网格加密。 画出所有单元的应力偏差图,可给出每个单元的应力误差值。 (*均 应力和非*均应力不同)

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-37

应力*均
? FEA的计算结果包括通过计算直接得到的初始量和导出量。
? ? ? ? 任一节点处的DOF结果 (UX、UY、TEMP等) 是初始量。 它们只是在每个节 点计算出来的初始值。 其它量,如应力应变,是由DOF 结果通过单元计算导出而得到的。 因此,在给定节点处,可能存在不同的应力值。这是由以与此节点相连的不 同单元计算而产生的。 “节点结果”(nodal solution)画出 的是在节点处导出量的*均值,而 “单元结果”( element solution ) 画出非*均量。

在同一个节点处,相临单元计算出的结果 不同。
September 30, 1998 Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) M4-38

应力*均(续)
在多数情况下,画出*均应力图,但有时要画出: ? 在弹性模量不同的材料交界处,应力分量会不连续。 (PowerGraphics 自动考虑到这一点并对此界面不进行*均处理。)

非*均单元应力显示不连续的应力

*均的节点应力显示连续的应力

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-39

应力*均(续)
? 在不同厚度的壳单元的交界处, 大多数应力会不连续 。 ? (PowerGraphics 自动考虑到这 一点并对此界面不进行*均处理 。)

非*均单元应力显示不连续的应力
September 30, 1998

*均的节点应力显示掩盖了应力的不连续性
M4-40

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

应力*均(续)
? 在壳单元构成的尖角或连接处,某些应力分量不连续。

非*均单元应力显示不连续的应力
September 30, 1998

*均的节点应力显示掩盖了应力的不连续性
M4-41

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

练* - Corner Bracket: 加载、求解、观看结果

静态分析步骤在ANSYS Tutorials 中介绍。
Exercise

September 30, 1998

Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)

M4-42


相关文档

  • 第四章 加载、求解、结果后处理
  • 第4章-加载、求解、结果后处理
  • 第4章加载、求解、结果后处理
  • 第四章-加载、求解、结果后处理-xu
  • 4加载求解结果后处理
  • 第04讲-加载、求解、结果后处理
  • 加载求解结果后处理
  • 加载和求解—后处理
  • 第四章加载、求解、结果后处理Module4
  • 第03讲-加载、求解、结果后处理
  • 电脑版