有限元基础理论课件第4章载荷施加.ppt

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1、第4章 载荷施加,4.1 载荷分类,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)线、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),第4章 载荷施加,4.

2、2.1 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,沿单元边界均布的压力,在节点加集中力,FEA 模型,4.2加载方式,第4章 载荷施加,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.,4.2.2 直接在实体模型加载的优点:,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。,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,沿线均布的压力,均布压力转化到以线为边界的各单元上

3、,第4章 载荷施加,注：这是 很长的菜单,对于结构分析，不属于结构分析的菜单已屏蔽。(可由模型中的单元类型识别分析类型)也可通过在preferences 中选择适当的分析类型过滤菜单中的选项。,4.3 加载操作,apdl:d,dl,1,ux,0!对线1施加x方向约束（限制自由度）da,1,all,!对面1施加全约束dk,1,all!对线1施加全约束d,1,uy,-0.5!对节点1施加y方向强制约束d,ls1,all!对组合ls1施加全约束dl,1,symm!对线1施加对称约束dl,1,1,symm!对面1上的线1施加对称约束da,1,symm!对面1施加对称约束dsym,symm,x,0,!在

4、坐标系0中对所选节点施加!x方向对称约束,加载位移Main Menu:-Apply-Structural-Displacement-,第4章 载荷施加,apdl:ffk,1,fx,100!对关键点1施加x方向力f,1,fy,-100!对节点1施加力f,ls1,fy,-100!对节点组合ls1施加力,加载力Main Menu:-Apply-Structural-Force/Moment-,用于重启动分析，暂不考虑,Sel命令Cm命令,第4章 载荷施加,加载压力Main Menu:-Apply-Structural-Pressure-,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

5、数值为正表示其方向指向表面,APDL:SFL,1,PRES,100,!方向?,第4章 载荷施加,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。,第4章 载荷施加,加载惯性力Main Menu:-Apply-Structural-Inertia-,可以只加载在单元组合上,APDL:ACEL,0,9800,0,!数值、方向？,加载惯性力必须设置材料的密度，不设置相当于无惯性力,第4章 载荷施加,应力和变形,应力和变

6、形,F=200 F=4200,F=200 F=2200,4.4 加载注意事项,注1：当网格密度不一，节点数目不同时，在节点上所加载荷的数值大小(所有节点载荷和应该相等）,第4章 载荷施加,注2：对称结构，对称线（或面）上节点加载力时，载荷数值(包括输出的反力)为整体结构的一半。,应力和变形,应力和变形,应力和变形基本相等,应力集中,第4章 载荷施加,注3：带厚度的平面应力(计算某些需考虑重量的平面应力问题），载荷应除以厚度（原为集中力处理为线载荷形式）,应力和变形,应力和变形,F=200H=2,F=100H=1,KEYOPT,1,3,3R,1,20,第4章 载荷施加,注4：轴对称载荷,对称轴必

7、须为全局笛卡尔坐标的y轴模型必须建在y轴右侧设置单元选项为轴对称型,建立轴对称载荷模型注意事项：,第4章 载荷施加,轴对称载荷,注意事项：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 Force2pr=47,124N,N,第4章 载荷施加,注5：切向、法向约束或载荷的施加,加载方法1,建立局部坐标系，旋转选择节点到局部坐标，在局部坐标系中加载X、Y方向载荷,加载方法2,在线上施加对称载荷，转换为有限元载荷，删除后再施加（可适用于曲线和曲面）,第4章 载荷施加,注5：切向、法向约束或载荷的施加（续）,第4章 载荷

8、施加,4.5 载荷和约束的显示,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 plot画出载荷:,压力以箭头形式显示,或通过 listing列出载荷:Utility Menu:List Loads,第4章 载荷施加,在有限元模型中显示所有载荷,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:-Define Loads-Operate-Transfer to FE,这些选项出现的信息大致相同,第4章 载荷施加,第4章 载荷施加,第4章 载荷施加,第4章 载荷施加,第4章 载荷施加,第4章 载荷施加,