ANSYS加载、求解、结果后处理.ppt

2001年10月1日,M4-1,第 四 章:加载、求解、结果后处理,2001年10月1日,M4-2,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.,ModuleObjective,LessonObjectives,目 标,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.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.,2001年10月1日,M4-3,第 1 课加 载,2001年10月1日,M4-4,载荷分类,Objective,4-1.列表和分类载荷,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),2001年10月1日,M4-5,加载,Objective,4-2a.加载.,可在实体模型或 FEA 模型(节点和单元)上加载.,在关键点处约束,实体模型,沿线均布的压力,在节点处约束,在节点加集中力,2001年10月1日,M4-6,加载(续),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.加载的操作更加容易,尤其是在图形中直接拾取时.,直接在实体模型加载的优点:,Guidelines,2001年10月1日,M4-7,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。,加载到实体的载荷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,2001年10月1日,M4-8,加载(续),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),实体模型加载:Main Menu:Solution-Loads-Apply,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。,2001年10月1日,M4-9,加载(续),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,Main Menu:Solution-Loads-Apply Pressure On Lines,加载面力载荷,拾取Line,2001年10月1日,M4-10,加载(续),VALI=500,VALI=500VALJ=1000,VALI=1000VALJ=500,L3,1000,500,500,坡度压力载荷沿起始关键点(I)线性变化到第二个关键点(J)。如果加载后坡度的方向相反,将两个压力数值颠倒即可。,加载面力载荷（续）,2001年10月1日,M4-11,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),加载(续),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。,加载轴对称载荷,10”直径,5”半径,轴对称模型,3-D 结构,对称轴,2001年10月1日,M4-12,加载(续),加载 轴对称载荷,注意以下方面: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。,Total Force=2pr=47,124 lb.,准则,3-D 结构,2-D 有限元模型,Axis of symmetry,2001年10月1日,M4-13,加载(续),在关键点加载位移约束:,加载约束载荷,Main Menu:Solution-Loads-Apply-Structural-Displacement On 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,拾取keypoints,例要固定一边，只要拾取关键点6、7,并设置 all DOFs=0 和 KEXPND=yes.,2001年10月1日,M4-14,加载(续),加载约束载荷（续）,在线和面上加载位移约束:,Main Menu:Solution-Loads-Apply-Structural-Displacement On Lines+OR On Areas+,拾取 lines,拾取areas,2001年10月1日,M4-15,校验载荷,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,通过 plotting画出载荷:Utility Menu:PlotCtrls Symbols.,或通过 listing列表载荷:Utility Menu:List Loads,Objective,4-2b.校验载荷,2001年10月1日,M4-16,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。,下面将载荷转化到节点和单元上，不进行求解:Main Menu:Solution-Loads-Operate,这些选项出现的信息大致相同,2001年10月1日,M4-17,删除载荷,Main Menu:Solution-Loads-Delete,All Load Data 选项可同时删除模型中的任一类载荷。,individual entities by picking 选项只删除模型选定的载荷。,而.,4-2c.删除载荷,Objective,2001年10月1日,M4-18,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,2001年10月1日,M4-19,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.,2001年10月1日,M4-20,第 2 课 求 解,2001年10月1日,M4-21,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),结果文件,结果数据,数据库,求解器,结果,输入数据,2001年10月1日,M4-22,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?),2001年10月1日,M4-23,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.,进行求解,Objective,4-3.描述求解过程,2001年10月1日,M4-24,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),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。,2001年10月1日,M4-25,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),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，如两个水平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。,2001年10月1日,M4-26,第 3 课结果后处理,2001年10月1日,M4-27,结果的绘图和列表,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,Objective,4-4.介绍ANSYS后处理功能,2001年10月1日,M4-28,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),结果的绘图和列表(续),静力分析结果后处理的步骤主要包括:1.绘变形图2.变形动画3.支反力列表4.应力等值线图5.网格密度检查,Guidelines,Objective,4-5.介绍静力分析结果后处理的五个步骤,2001年10月1日,M4-29,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),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.,2001年10月1日,M4-30,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),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.,2001年10月1日,M4-31,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),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.,2001年10月1日,M4-32,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),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 Plot-Nodal Solution.,2001年10月1日,M4-33,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),应力等值线动画,结果动画:Utility Menu:PlotCtrls Animate Deformed Results,2001年10月1日,M4-34,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),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,2001年10月1日,M4-35,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),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。,2001年10月1日,M4-36,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),观察,画出非平均（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,Unaveraged stress contours,2001年10月1日,M4-37,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),误差估计,ANSYS 对平均应力和非平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。(平均应力和非平均应力不同),2001年10月1日,M4-38,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001128),应力平均,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平均值，而“单元结果”（element solution）画出非平均量。,在同一个节点处，相临单元计算出的结果不同。,2001年10月1日,M4-39,应力平均(续),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平均处理。),在多数情况下，画出平均应力图，但有时要画出：,非平均单元应力显示不连续的应力,平均的节点应力显示连续的应力,2001年10月1日,M4-40,应力平均(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平均处理。),非平均单元应力显示不连续的应力,平均的节点应力显示掩盖了应力的不连续性,2001年10月1日,M4-41,应力平均(续),在壳单元构成的尖角或连接处，某些应力分量不连续。,非平均单元应力显示不连续的应力,平均的节点应力显示掩盖了应力的不连续性,2001年10月1日,M4-42,练习-Corner Bracket:加载、求解、观看结果,静态分析步骤在ANSYS Tutorials 中介绍。,Exercise,