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1、Training Manual加载边界条件加载边界条件第第 9 章章Training Manual对模型施加载荷约束，然后通过求解器计算有限元解。对模型施加载荷约束，然后通过求解器计算有限元解。载荷可以在前处理器或求解器中施加。载荷可以在前处理器或求解器中施加。第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载概述概述概述概述Training Manual载荷可以分为五类：载荷可以分为五类：自由度约束自由度约束指定自由度值。诸如应力分析中的指定自由度值。诸如应力分析中的位移或热分析中的温度。位移或热分析中的温度。集中载荷集中载荷点载荷。如力或热流率。点载荷。如力或热流率。表面载荷表面载荷分布在表
2、面的载荷，如压力或对流。分布在表面的载荷，如压力或对流。体载荷体载荷体或场载荷，如温度（引起膨胀）体或场载荷，如温度（引起膨胀）或内部热生成率。或内部热生成率。惯性载荷惯性载荷由于结构质量或惯性引起的载荷，由于结构质量或惯性引起的载荷，如重力或转动速度。如重力或转动速度。第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载定义载荷定义载荷定义载荷定义载荷Training Manual可以对实体模型加载或对有限元模型直接加载（节点和单元）可以对实体模型加载或对有限元模型直接加载（节点和单元）实体模型更容易加载，因为可供拾取的实体少。实体模型更容易加载，因为可供拾取的实体少。而且，而且，实体模型加载荷
3、是独立于网格的实体模型加载荷是独立于网格的。如果改变网格无需重。如果改变网格无需重新加载。新加载。节点约束节点约束FEA FEA 模型模型模型模型单元表面施加压力单元表面施加压力节点力节点力线约束线约束实体模型实体模型实体模型实体模型线上施加压力线上施加压力关键点上的力关键点上的力第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载定义载荷定义载荷定义载荷定义载荷Training Manual无论怎样加载，求解器最终将把载荷加在有限元模型无论怎样加载，求解器最终将把载荷加在有限元模型上。因此，上。因此，在求解时加在实体模型上的载荷，将自动在求解时加在实体模型上的载荷，将自动在求解时加在实体模型上的
4、载荷，将自动在求解时加在实体模型上的载荷，将自动转化到有限元模型上转化到有限元模型上转化到有限元模型上转化到有限元模型上。在求解之前，通过使用在求解之前，通过使用SBCTRAN命令，也可以将实体命令，也可以将实体模型载荷转化到有限元模型上。在察看实体模型和有模型载荷转化到有限元模型上。在察看实体模型和有限元模型上所有载荷的时候经常用到。限元模型上所有载荷的时候经常用到。例如，如果压力是加在面上，在绘制单元的时候将例如，如果压力是加在面上，在绘制单元的时候将见不到压力，必须通过见不到压力，必须通过SBCTRAN 命令或者在求解命令或者在求解之后才能看到。之后才能看到。第第第第9 9章章章章 -
5、- 加载加载加载加载定义载荷定义载荷定义载荷定义载荷Training Manual输入一个输入一个压力值即为压力值即为 均布载荷均布载荷, 两个数值两个数值 定义定义坡度压力坡度压力说明：压力数值为正表示其方向指向表面说明：压力数值为正表示其方向指向表面Main Menu: Solution -Loads- Apply Pressure On Lines加载面力载荷加载面力载荷拾取拾取LineTraining ManualVALI = 500VALI = 500VALJ = 1000VALI = 1000VALJ = 500500L3500L31000500L31000500坡度压力载荷沿起始
6、关坡度压力载荷沿起始关键点键点(I) 线性变化到第线性变化到第二个关键点二个关键点 (J)。 如果加载后坡度的方向如果加载后坡度的方向相反相反, 将两个压力数值将两个压力数值颠倒即可。颠倒即可。加载面力载荷加载面力载荷Training Manual所有的力、位移和其它与方向有关的节点参量，都在所有的力、位移和其它与方向有关的节点参量，都在节点坐标系中描述。节点坐标系中描述。输入参量：输入参量：力和力矩力和力矩 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ位移约束位移约束 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ节点耦合与节点约束方程节点耦合与节点约束方程等等输出参量：输出参量：
7、计算得到的位移计算得到的位移 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ反力反力 FX, FY, FZ, MX, MY, MZ其它其它第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载节点坐标系节点坐标系节点坐标系节点坐标系Training Manual加载菜单加载菜单Training Manual加载菜单加载菜单Training Manual节点坐标系和模型中的每个节点有关。节点坐标系和模型中的每个节点有关。 缺省时，节点坐标系与整体直角坐标系一致缺省时，节点坐标系与整体直角坐标系一致缺省时，节点坐标系与整体直角坐标系一致缺省时，节点坐标系与整体直角坐标系一致。例如，。例如，所有
8、施加的力和位移约束，缺省时都是在整体直角坐所有施加的力和位移约束，缺省时都是在整体直角坐标系中。标系中。XYXnYnXnYnXnYnXnYn第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载. .节点坐标系节点坐标系节点坐标系节点坐标系Training Manual必要时，可以把节点坐必要时，可以把节点坐标系旋转到不同的方位。标系旋转到不同的方位。例如：例如：模拟一个斜的滚动支模拟一个斜的滚动支座。座。施加径向力、切向力。施加径向力、切向力。施加径向约束施加径向约束（比如（比如模拟一个承受压力的模拟一个承受压力的刚性销刚性销）、切向约束、切向约束。第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载
9、. .节点坐标系节点坐标系节点坐标系节点坐标系Training Manual第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载. .节点坐标系节点坐标系节点坐标系节点坐标系旋转节点坐标系旋转节点坐标系旋转节点坐标系旋转节点坐标系分四步：分四步：1. 选择想要旋转的节点选择想要旋转的节点选择想要旋转的节点选择想要旋转的节点。2. 激活想要旋转节点的坐标系激活想要旋转节点的坐标系激活想要旋转节点的坐标系激活想要旋转节点的坐标系 (或或事先，事先，事先，事先，生成一生成一个局部坐标系），例如，个局部坐标系），例如， CSYS,1。3. 选择选择Main Menu Preprocessor Modeli
10、ng Move/Modify Rotate Node CS To Active CS,然后按然后按 Pick All 按钮。按钮。或使用或使用 NROTAT,ALL。4. 重新激活所有节点。重新激活所有节点。Training Manual注意：当在反对称约束上施加对称约束时，注意：当在反对称约束上施加对称约束时，ANSYS 自动旋转边界上所有节点。自动旋转边界上所有节点。重要提示：重要提示：节点坐标系经常采用笛卡尔坐标系。节点坐标系经常采用笛卡尔坐标系。NROTAT 只是简单的将节点坐标系转到局部坐标系只是简单的将节点坐标系转到局部坐标系只是简单的将节点坐标系转到局部坐标系只是简单的将节点坐标
11、系转到局部坐标系或者整体坐标系或者整体坐标系或者整体坐标系或者整体坐标系，但是但是但是但是节点坐标系与他们没有任何依节点坐标系与他们没有任何依节点坐标系与他们没有任何依节点坐标系与他们没有任何依赖或联系赖或联系赖或联系赖或联系，节点坐标系只对节点上的结果起作用节点坐标系只对节点上的结果起作用节点坐标系只对节点上的结果起作用节点坐标系只对节点上的结果起作用。第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载. .节点坐标系节点坐标系节点坐标系节点坐标系Training Manual位移约束也被用于施加对称和反对称边界条件。位移约束也被用于施加对称和反对称边界条件。对称边界条件：指向边界的位移和绕边
12、界的转动被对称边界条件：指向边界的位移和绕边界的转动被固定。固定。反对称边界条件：平行边界的位移和绕垂直边界的反对称边界条件：平行边界的位移和绕垂直边界的转动被固定。转动被固定。反对称边界ROTX=0UY=UZ=0对称边界UX=0ROTY=ROTZ=0YX第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载位移约束位移约束位移约束位移约束Training Manual 力是施加在节点或关键点的力是施加在节点或关键点的力是施加在节点或关键点的力是施加在节点或关键点的集中载荷（或集中载荷（或集中载荷（或集中载荷（或“ “点载荷点载荷点载荷点载荷” ”）。）。）。）。 点载荷适合于线单元模型点载荷适合于
13、线单元模型点载荷适合于线单元模型点载荷适合于线单元模型，例如，梁，桁架，翼梁，弹例如，梁，桁架，翼梁，弹例如，梁，桁架，翼梁，弹例如，梁，桁架，翼梁，弹簧等。簧等。簧等。簧等。在在在在实体单元或壳单元中，点实体单元或壳单元中，点实体单元或壳单元中，点实体单元或壳单元中，点载荷往往引起应力异常载荷往往引起应力异常载荷往往引起应力异常载荷往往引起应力异常，如，如，如，如忽略点附近应力，结果仍然忽略点附近应力，结果仍然忽略点附近应力，结果仍然忽略点附近应力，结果仍然可以接受。请记住：可以通可以接受。请记住：可以通可以接受。请记住：可以通可以接受。请记住：可以通过选择过选择过选择过选择“ “忽略忽略忽
14、略忽略” ”施加点载荷施加点载荷施加点载荷施加点载荷的单元（的单元（的单元（的单元（unselectunselect）。）。）。）。第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载集中载荷集中载荷集中载荷集中载荷Training Manual在下面左图所示的二维实体单元中，注意加力位置出现最大应力在下面左图所示的二维实体单元中，注意加力位置出现最大应力 SMAX (24,652)。当不选择力附近的节点单元时，当不选择力附近的节点单元时，SMAX (12,279) 就会移到底部角点处，就会移到底部角点处，这是由该角点处约束引起的另一处应力异常。这是由该角点处约束引起的另一处应力异常。第第第第9
15、9章章章章 - - 加载加载加载加载. .集中载荷集中载荷集中载荷集中载荷Reflected about x-z planehalf symmetry modelreentry cornerTraining Manual不选底部角点附近的节点和单元，可以在孔附近得到不选底部角点附近的节点和单元，可以在孔附近得到预期的应力预期的应力 SMAX (7,895)。第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载集中载荷集中载荷集中载荷集中载荷Training Manual注意：对轴对称模型：注意：对轴对称模型：输入整个输入整个 360上的力的值上的力的值。输出值输出值 (反力反力) 也是基于整个也是
16、基于整个 360上的值。上的值。例如，假定一个半径为例如，假定一个半径为 r 的圆柱形壳体，边缘施加的圆柱形壳体，边缘施加 Plb/in 的载荷，把这个载荷施加在二维轴对称壳模型的载荷，把这个载荷施加在二维轴对称壳模型上上(例如例如 SHELL51 单元单元)，要施加要施加 2p prP 的力的力。rP lb/in2prP lb第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载集中载荷集中载荷集中载荷集中载荷Training Manual载荷步载荷步说明载荷步的含义说明载荷步的含义一个载荷步是指边界条件和载荷选项的一次设一个载荷步是指边界条件和载荷选项的一次设置，用户可对此进行一次或多次求解。置
17、，用户可对此进行一次或多次求解。一个分析过程可以包括：一个分析过程可以包括：单一载荷步（常常这是足够的）单一载荷步（常常这是足够的）多重载荷步多重载荷步有二种基本方法可用来定义并求解多载荷步有二种基本方法可用来定义并求解多载荷步多次求解方法多次求解方法载荷步文件方法载荷步文件方法Training Manual多载荷步方法多载荷步方法有多个载荷情况可以这样有多个载荷情况可以这样处理处理:在一个载荷步求解所有载荷在一个载荷步求解所有载荷单独施加每一个载荷条件并单独施加每一个载荷条件并求解多个载荷步求解多个载荷步Training Manual多载荷步方法多载荷步方法利用多载荷步可以利用多载荷步可以:
18、将结构对每一种载荷条件的响应分别处理将结构对每一种载荷条件的响应分别处理出来；出来；在后处理中将这些响应以任何方式合并起在后处理中将这些响应以任何方式合并起来来 (称为载荷工况组合，只对线性分析有效称为载荷工况组合，只对线性分析有效)两种方式定义求解多载荷步两种方式定义求解多载荷步:多步求解的方法多步求解的方法载荷步文件方法载荷步文件方法Training Manual多载荷步方法多载荷步方法多步求解的方法多步求解的方法在不离开求解器的情在不离开求解器的情况下，顺序求解况下，顺序求解适合于批处理方式适合于批处理方式输入或建立模型输入或建立模型划分网格划分网格施加载荷施加载荷求解求解 (载荷步载荷
19、步 1)施加不同的载荷施加不同的载荷求解求解 (载荷步载荷步 2)施加不同的载荷施加不同的载荷求解求解 (载荷步载荷步 3)等等等等查看结果查看结果操作期间不操作期间不可查看结果可查看结果Training Manual载荷步文件方法载荷步文件方法将载荷步信息写到载荷文将载荷步信息写到载荷文件中件中 :Solution -Load Step Opts- Write LS File或用或用 LSWRITE 命令命令载荷文件命名为载荷文件命名为 jobname.s01, .s02, .s03, 等等在所有载荷写出后，可用在所有载荷写出后，可用一个命令一个命令 LSSOLVE 或或 Solution
20、-Solve- From LS Files 顺序读入每一顺序读入每一个文件并求解个文件并求解输入或建立模型输入或建立模型划分网格划分网格施加载荷施加载荷写载荷文件写载荷文件 (.s01)施加不同载荷施加不同载荷写载荷文件写载荷文件 (.s02)施加不同载荷施加不同载荷写载荷文件写载荷文件 (.s03)等等等等从载荷文件求解从载荷文件求解查看结果查看结果多载荷步方法多载荷步方法Training Manual删除载荷删除载荷Main Menu: Solution -Loads- Delete 选项只删除模型选定的选项只删除模型选定的载荷。载荷。All Load Data 选项选项可同时删除模型中可
21、同时删除模型中的任一类载荷。的任一类载荷。Training Manual检查施加的载荷检查施加的载荷激活载荷符号画图：激活载荷符号画图：Utility Menu PlotCtrls Symbols或用命令或用命令 - /PBC, /PSF, /PBF或列表：或列表：Utility Menu List Loads 第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载检查载荷检查载荷检查载荷检查载荷Training Manual检查施加的载荷检查施加的载荷激活载荷符号画图：激活载荷符号画图：Utility Menu PlotCtrls Symbols或用命令或用命令 - /PBC, /PSF, /PBF或列表：或列表：Utility Menu List Loads 第第第第9 9章章章章 - - 加载加载加载加载检查载荷检查载荷检查载荷检查载荷
