NSYs结构分析指南(上) isan Autom| Annear AdwarxnIM Program behan upon Artate art loth etfe ts on thysical vans to stop Nodal DoF won o 2.3.3设置其他求解选项 本节讨论求解的其他选项的设置。由于很少用到这些选项,并且一般都采用其缺省设置,因此 这些选项没有出现在求解控制对话框中 本节中许多选项是非线性选项,将在《 wNSYS Structural Analysis Guide》8进一步讨论 2.3.3.1应力刚度效应 一些单元,如18X族单元,不论SSTF如何,都包括了应力刚度效应。为了确定一个单元是 否包括应力刚度,请见《 ANSYS Elenent Reference Manual)说明, 在缺省时,如果MGEC为ON的话,应力刚度效应为0N。在下面的这些特殊情况下,用户可 能会关闭应力刚度效应: 应力刚度仅与非线性分析相关,如果进行线性分析[ NLGEOM, OFI],则可以关闭应力刚度 在分析之前,用户知道结构不会因屈曲(分又或跳跃屈曲)而破坏 通常,包括应力刚度效应时,可以加速非线性分析收效,请记住上面所述的各点,用户可能对 一些看起来收效困难的特殊问题,选择关闭应力刚度效应,如局部破坏。 命令:SsTF GUI: Main Menu)So lut ion Unabridged Menu Anlysis Options 2.3.3.2 Newton- Raphson选项 这一选项只能用于非线性分析中,它说明在求解时如何修正切线刚度矩阵,用户可以选下列选 项之 程序选择 修正: 初始刚度 完全并且非对称矩阵 命令: NROPT GUIt Main Menu>Solut ion Unabridged Menu>Analysis Options 2.3.3.3预应力效应计算 通过这一选项在同一模型中执行预应力分析,如预应力模态的分析,缺省值为OFF 注意一应力刚度效应和预应力效应计算都控制应力刚度矩阵的生成,因此在一个分析中不能同时采
NSYS结构分析指南(上) 用。如二者都指定,则最后选项将覆盖前者 命令: PSTRESS GUI: Main Menu>Solution>Unabridged Menu >Analysis Options 2.3.3.4质量矩阵公式 通过该选项在结构中施加惯性载荷(如重力或旋转载荷)。可以指定下列选项之 ·缺省(与单元类型有关); ·集中质量近似 注意—-对于静力分析,用户所用的质量矩阵并不明显影响求解精度(假设网格密度足够)。然而,如 果想在同一模型上作预应力动力分析,选择质量矩阵公式就很重要;参见动力分析的有关章节 命令: LUMPM GUI: Main Menu>Solution>Unabridged Menu )Analysis Options 2.3.3.5参考温度 这个载荷步选项适用于温度应变计算。可用[MP,REF门命令来设置材料相关的参考温度。 命令:TREF GUI: Main Menu )Solution>-Load Step Opts-other >Reference Temp 3.3.6模态数 这个载荷步选项用于轴对称简谐单元 命令:MODE GUI: Main MenuSolution>-Load Step Opts-other>For Harmonic Ele 2.3.3.7蠕变准则 这个非线性载荷步选项为自动时间步指定蠕变准则。 命令: CRPLIM GUI: Main Menu)Solution Unabridged Menu>-Load Step Opts-Nonlinear Creep crite 2.3.3.8输出选项 这个载荷步选项用于指定在输出文件( Jobname.out)中包括任意结果数据。 命令: OUTPR GUI: Main Menu>Solution Unabridged Menu>-Load Step Opts-Output Ctrls>solu printout [警告]一应用多个 OUTPR命令时,有时可能会有一些冲突,见《 ANSYS Basic Analysis Guide》§ 2.3.3.9外插 应用这个载荷步选项,可以通过把单元积分点结果拷贝到节点上,而不是通过外插(存在材料非 线性时,这是缺省设置)。 命令: ERESX GUI: Main Menu>Solution >Unabridged Menu>-Load Step Opts-Output Ctrls>integration Pt 2.3.4施加载荷 设置了求解选项以后,就可以对模型施加载荷了。 2.3.4.1载荷类型 下面列出的所有载荷类型,都可应用于静力分析中。 2-6
ANSYS结构分析指南(上) 2.3.4.1.1位移(UXx,UY,UZ,ROTX,RQTY,ROTZ) 这些自由度约束常施加到模型边界上,用以定义刚性支承点。它们也可以用于指定对称边界条 件以及已知运动的点。由标号指定的方向是按照节点座标系定义的。 234.1.2力(FX,FY,FZ)和力矩QM,MY,MZ) 这些集中力通常在模型的外边界上指定。其方向是按节点座标系定义的。 2.3.4.1.3压力(PRES) 这是表面载荷,通常作用于模型的外部。正压力为指向单元面(起到压缩的效果) 2.3.4.1.4温度(TEMP) 温度用于研究热膨胀或热收缩(即温度应力)。如果要计算热应变的话,必须定义热膨胀系数。 用户可以从热分析[ LDREAD]中读入温度,或者直接指定温度(通过BF族命令)。 2.3.4.1.5流(FLUE) 用于研究膨胀(由于中子流或其他原因而引起的材料膨胀)或蠕变的效应。只在输入膨胀或蠕变 方程时才能使用 3.4.1.6重力、旋转等 整个结构的惯性载荷。如果要计算惯性效应,必须定义密度(或某种形式的质量 2.3.4.2在模型上施加载荷 除了与模型无关的惯性载荷以外,用户可以在模型的几何实体(关键点、线、面)或在有限元模 型(节点和单元)上定义载荷。用户还可以通过 TABLE类型的数组参数(见§2.3.4.2.1)施加边界条 件或作为函数的边界条件(见§2.6.15) 表2-5汇总了静力分析可以使用的载荷。在一个分析中,可以施加、删除、操作或列表载荷。 载荷类型 定义这些荷在的命令和菜单 位移(UXUY,UZ, ROTX ROTY,ROTZ)约束《 ANSYS Basic Analysis Guide》§2.6.3 力、力矩(FXFY,FZ,M,MY,MZ) 力《 ANSYS Basic Analysis Guide》s2.6.6 压力(PRES 面载荷《 ANSYS Basic Analysis Guide》§2.6.7 温度(TEMP)、流(FLUE) 体载荷|《 .ANSYS Basic Analysis Guide》§2.6.8 重力、旋转等 惯性载荷|《 ANSYS Basic Analysis6uide》§2.6.9 2.3.4.2.1应用 TABLE类数组参数施加载荷 用户可以通过 TABLE类数组参数施加载荷。对于应用表格边界条件,参见《 ANSYS Bas Analysis Guide》§2.6.14 在结构分析中,有效的初变量有时间(TIM)、温度(TEMP)和位置(X,Y,Z)。定义随时间(TIM) 变化的一维表时,时间必须为升序排列。 用户可以通过命令或交互式定义表格数组参数。具体操作参见《 ANSYS APDL Programmer's Guide》 2.3.4.3计算惯性解除 用户可以通过静力分析来执行惯性解除计算,即计算与施加载荷反向平衡的加速度。用户可以 把惯性解除想象成一个等价自由体分析。要在 SOLVE命令之前应用这一命令作为惯性载荷命令的 模型应当满足下面的要求 模型不应当包括轴对称单元、子结构、或非线性。不推荐使用混合2D和3D单元的模型。 对于梁单元(BEAM23、BEAM24、BEAM44和BEAM54)以及分层单元( SHELL91、 SHELL99、 SOLID46 和 SOLID191),忽略偏置和楔形效应。也忽略层状单元的不对称分层效应。把楔形变截面 元分解成数个单元将得出更精确的结果
SYS结构分析指南(上) 必须提供质量计算所需的数据,如密度 提供所需的最少位移约束,即保证不发生刚体运动即可。对于2D单元需要三个约束(根据单 元类型,可能更少),对于3D单元只需要6个约束(根据单元类型,可能更少)。附加的约束, 如对称边界条件也是允许的,但必须对所有约束检查0反力,以确保在惯性解除分析中不出 现过约束 应当指定对于惯性解除计算合适的载荷 命令:IRLE,1 GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other> Inertia Relief 2.3.4.3.1惯性解除的输出 通过 IRLIST命令来打印惯性解除计算的输出。该输出包括平衡施加载荷所需要的平移和转动 加速度,而且可用于其他程序来进行运动学研究。质量和惯性矩列表汇总是精确解(求解时产生), 而不是近似解。约束反力将为0,因为所计算的惯性力与外力平衡。 惯性解除输出存储于数据库,而不是结果文件( Jobname.RST,在用户执行 IRLIST命令时 ANSYS从数据库中提取相关信息,输岀数据库中最新保存求解[ SOLVE或 PSOLVE]的惯性解除。 命令: IRLIST GUI:无 2.3.4.32部分惯性解除计算 用户还可以通过部分求解方法[ PSLOVE]作部分惯性解除计算,如下面的例子所示 PREP7 MP, DENS Generate model, define density FINISH /SOLU Other loads JTPR, ALL, ALL Activates printout of all items IRLF, 1 Can also be set to -1 for precise mass and load summary only, no inertia relief PSOLVE, ELFORM I Calculates element matrices PSOLVE. ELPREP Modifies element matrices and calculates inertia relief terms IRL IST Lists the mass summary and total load summary tables FINISH 有关 OUTPR,IRLF, IRLIST, PSOLVE等命令的详细介绍见《 ANSYS Commands Reference》。 2.3.4.3.3通过宏来执行惯性解除计算 如用户经常要执行惯性解除计算,可以写一个包含上述命令的宏。参见《 ANSYS APDL Programmer' s Guide》 2.3.5求解 现在可以进行求解 、把数据库保存为一个文件作为备份。在以后需要时,可重新进入 ANSYS并用 RESUME命令 恢复模型
ANSYS结构分析指南(上) GUI: Utility Menu>File>Save as 2、开始计算 命令: SOLVE GUI: Main Menu >Solution>-Solve-Current ls 3、如果分析中包括其他载荷条件(即多个载荷步),则应重新施加载荷,指定载荷步选项,保 并求解每一个载荷步。在《 ANSYS Basic Analysis Guide》中,还论述了多载荷步的其他操作方法 4.退出求解 命令: FINISH GUI:关闭求解菜单 2.36检查分析结果 静力分析结果保存于结构分析结果文件( Jobname.RST)中,包括以下内容 1、基本解 节点位移(UX,UY,UZ,RoTX,RTY,ROTZ)。 2、导出解 节点和单元应力 节点和单元应变 单元力; 节点反力; 等等。 2.3.6.1后处理 可以用一般后处理器P0sT1和时程后处理器P0ST26,来进行后处理,查看结果 POST用于对整个模型在某一子步(时间点)上的结果进行检查,下面会解释一些POST 的操作。 POST26用于非线性静力分析中跟踪整个载荷作用历程上的特定结果,参见《 ANSYS Basi Analysis guide》§8。对于POST26的完整说明,参见《 ANSYS Basic Analysis Guide 2.3.6.2注意事项 为了用PoST和POST26检查结果,在数据库中必须包括与求解时相同的模型 结果文件 Jobname.RST必须存在 2.3.6.3检查结果数据 1、从数据库文件中读入数据 命令: RESUME GUI: Utility Menu>File>Resume from 2、读入适当的结果集。用载荷步、子步或时间来区分结果数据库集。如果用户所指定的时间值 不存在相应的结果,则 ANSYS将根据全部数据通过线性插值得到该时间点上的结果。 命令:SET GUI: Main Menu General Postproc >-Read Results-By Load Step 3.执行必要的P0sTl操作。下面将讨论典型的静力分析中P0sTI的操作方法 2.3.6.4典型的后处理操作 1、显示变形图 应用 PLDISP命令( Main menu> General Postproc> Plot results> Deformed Shape)来显示变形 图。 PLDISP命令的KUND参数给用户可以在原始图上迭加变形图。 2、列出反力和反力矩 通过 PRESOL命令( Main Menu >General Postproc >List Results.> Reaction Solu)列出约束节点 2-9