ANSYS基本操作-加載求解結(jié)果后處理

1、ANSYS基本操作(三)加載、求解、結(jié)果后處理目 標(biāo)n理解載荷及其加載過程理解載荷及其加載過程n列表和分類載荷列表和分類載荷n在實體模型上完成下列操作在實體模型上完成下列操作:a. 加載加載b. 校驗載荷校驗載荷c. 刪除載荷刪除載荷n求解求解n描述求解過程描述求解過程n結(jié)果后處理結(jié)果后處理n描述描述ANSYS后處理中觀看結(jié)果的各種功能后處理中觀看結(jié)果的各種功能n描述靜力分析結(jié)果后處理的五個步驟描述靜力分析結(jié)果后處理的五個步驟.第一部分:載荷及其加載過程載荷及其加載過程載荷分類n自由度自由度DOF - 定義節(jié)點的自由度（定義節(jié)點的自由度（ DOF ） 值值 (結(jié)結(jié)構(gòu)分析構(gòu)分析_位移、熱分析位移

2、、熱分析_ 溫度、電磁分析溫度、電磁分析_磁勢等磁勢等)n集中載荷集中載荷 - 點載荷點載荷 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_力、熱分析力、熱分析_ 熱導(dǎo)熱導(dǎo)率、電磁分析率、電磁分析_ magnetic current segments)n面載荷面載荷 - 作用在表面的分布載荷作用在表面的分布載荷 (結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析_壓力、壓力、熱分析熱分析_熱對流、電磁分析熱對流、電磁分析_magnetic Maxwell surfaces等等)n體積載荷體積載荷 - 作用在體積或場域內(nèi)作用在體積或場域內(nèi) (熱分析熱分析_ 體積膨體積膨脹、內(nèi)生成熱、電磁分析脹、內(nèi)生成熱、電磁分析_ magnetic current d

3、ensity等等)n慣性載荷慣性載荷 - 結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷 (重力、角重力、角速度等速度等)加載n可在實體模型或可在實體模型或 FEA 模型模型 (節(jié)點和單元節(jié)點和單元) 上加載上加載在關(guān)鍵點處約束在關(guān)鍵點處約束實體模型實體模型沿線均布的壓力沿線均布的壓力在關(guān)鍵點加集中力在關(guān)鍵點加集中力FEA 模型模型沿單元邊界均布的壓力沿單元邊界均布的壓力在節(jié)點加集中力在節(jié)點加集中力在節(jié)點處約束在節(jié)點處約束加載 (續(xù))n無論采取何種加載方式無論采取何種加載方式, ,ANSYS求解前都將載求解前都將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型荷轉(zhuǎn)化到有限元模型. .因此因此, ,加載到實體的載荷加載到

4、實體的載荷將將自動轉(zhuǎn)化到自動轉(zhuǎn)化到 其所屬的節(jié)點或單元上其所屬的節(jié)點或單元上實體模型實體模型加載到實加載到實體的載荷體的載荷自動轉(zhuǎn)化自動轉(zhuǎn)化到其所屬到其所屬的節(jié)點或的節(jié)點或單元上單元上FEA 模型模型沿線均布的壓力沿線均布的壓力 均布壓力轉(zhuǎn)化到以線為邊界的各單元上均布壓力轉(zhuǎn)化到以線為邊界的各單元上實體模型加載實體模型加載Main Menu: Solution -Loads-Apply注意到這是注意到這是 很長的菜單很長的菜單, 對于結(jié)構(gòu)分析，對于結(jié)構(gòu)分析，部分菜單呈暗淡灰色部分菜單呈暗淡灰色, ,表示不屬于結(jié)構(gòu)分表示不屬于結(jié)構(gòu)分析的范疇。析的范疇。 (ANSYS 可由模型中的單元可由模型中的單

5、元類型識別分析類型類型識別分析類型) 說明說明: 可通過在可通過在preferences 中選擇適中選擇適當(dāng)?shù)姆治鲱愋瓦^濾菜單中的選項當(dāng)?shù)姆治鲱愋瓦^濾菜單中的選項加載面力載荷加載面力載荷Main Menu: Solution -Loads- Apply Pressure On Lines輸入一個壓力值輸入一個壓力值即為即為均布載荷均布載荷, 兩個數(shù)值兩個數(shù)值 定義定義坡度壓力坡度壓力拾取拾取Line加載面力載荷加載面力載荷(續(xù)續(xù))VALI = 500VALI = 500VALJ = 1000VALI = 1000VALJ = 500500L3500L31000500L31000500坡度壓力載

6、荷沿起始關(guān)鍵點坡度壓力載荷沿起始關(guān)鍵點(I) 線性變化到第二個關(guān)鍵點線性變化到第二個關(guān)鍵點 (J) 如果加載后坡度的方向相反如果加載后坡度的方向相反, 將將兩個壓力數(shù)值顛倒即可兩個壓力數(shù)值顛倒即可加載軸對稱載荷加載軸對稱載荷n軸對稱載荷可加載到具有對稱軸的3-D 結(jié)構(gòu)上n3-D 軸對稱結(jié)構(gòu)可用一2-D 軸對稱模型描述10” 直徑直徑5” 半徑半徑軸對稱模型軸對稱模型3-D 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對稱軸對稱軸加載軸對稱載荷的注意事項加載軸對稱載荷的注意事項:n載荷數(shù)值載荷數(shù)值 (包括包括輸出的反力輸出的反力) 基基于于360度轉(zhuǎn)角的度轉(zhuǎn)角的3-D結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。n在右圖中，軸對在右圖中，軸對稱模型中的載荷稱模型中

7、的載荷是是3-D結(jié)構(gòu)均布結(jié)構(gòu)均布面力載荷的總量。面力載荷的總量。3-D 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2-D 有限元模型有限元模型Axis of symmetry加載約束載荷加載約束載荷n在關(guān)鍵點加載位移約束在關(guān)鍵點加載位移約束:Expansion option 可使相同的載荷加可使相同的載荷加在位于兩關(guān)鍵點連線的所有節(jié)點上在位于兩關(guān)鍵點連線的所有節(jié)點上例例要固定一邊，要固定一邊，只要拾取關(guān)鍵只要拾取關(guān)鍵點點6、7,并設(shè)并設(shè)置置 all DOFs = 0 和和 KEXPND = yes.K6K7拾取拾取keypointsMain Menu: Solution -Loads- Apply-Structural- Di

8、splacement On Keypoints +加載約束載荷（續(xù)）加載約束載荷（續(xù)）n在線和面上加載位移約束在線和面上加載位移約束:Main Menu: Solution -Loads- Apply -Structural- Displacement On Lines + OR On Areas+拾取拾取 lines 拾取拾取areas校驗載荷n通過通過 plotting畫出載荷畫出載荷:Utility Menu: PlotCtrls Symbols . 實體模型載荷顯示在幾何模型實體模型載荷顯示在幾何模型上上 (體、面、體、面、線或關(guān)鍵點線或關(guān)鍵點) 有限元模型載荷在畫節(jié)點或單有限元模型載

9、荷在畫節(jié)點或單元時顯示元時顯示或通過或通過 listing列表載荷列表載荷:Utility Menu: List Loads將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型上n下面將載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點和單元上，不進行求解下面將載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點和單元上，不進行求解:Main Menu: Solution -Loads-Operate這些選項出現(xiàn)的信息大致相同這些選項出現(xiàn)的信息大致相同刪除載荷Main Menu: Solution -Loads- Delete All Load Data 選項可同時刪除選項可同時刪除模型中的任一類載荷模型中的任一類載荷。individual entities by picking 選項只刪除模型

10、選定的載荷。選項只刪除模型選定的載荷。而而.刪除載荷（續(xù)）n當(dāng)刪除實體模型時當(dāng)刪除實體模型時, ANSYS 將自動刪除其上所將自動刪除其上所有的載荷有的載荷實體模型實體模型FEA 模型模型l刪除線上的均刪除線上的均布壓力布壓力 自動刪除以線為邊自動刪除以線為邊界各單元均布壓力界各單元均布壓力刪除載荷（續(xù)）n兩關(guān)鍵點的擴展位移約束載荷例外：兩關(guān)鍵點的擴展位移約束載荷例外：刪除兩點的約束刪除兩點的約束 只刪除了兩角點（只刪除了兩角點（ CORNER ）約束）約束， 而加載時擴展而加載時擴展的的 （ inside ） 節(jié)節(jié)點約束必須手工刪點約束必須手工刪除除實體實體 模型模型FEA 模型模型l 第二

11、部分第二部分: : 求求 解解求解過程n求解結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫中并輸出到結(jié)果文求解結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫中并輸出到結(jié)果文件件 (Jobname.RST, , Jobname.RTH, , Jobname.RMG, , or Jobname.RFL)結(jié)果文件結(jié)果文件結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫求解器求解器結(jié)果結(jié)果輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)求解前檢查內(nèi)容n統(tǒng)一的單位統(tǒng)一的單位n單元類型和選項單元類型和選項n材料性質(zhì)參數(shù)材料性質(zhì)參數(shù)n考慮慣性時應(yīng)輸入材料密度考慮慣性時應(yīng)輸入材料密度n熱應(yīng)力分析時應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)熱應(yīng)力分析時應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)n實常數(shù)實常數(shù) (單元特性單元特性)n單元實常數(shù)和材料類型的設(shè)置單元

12、實常數(shù)和材料類型的設(shè)置n實體模型的質(zhì)量特性實體模型的質(zhì)量特性 (Preprocessor Operate Calc Geom Items)求解前檢查內(nèi)容(續(xù))n模型中不應(yīng)存在的縫隙模型中不應(yīng)存在的縫隙n殼單元的法向殼單元的法向n節(jié)點坐標(biāo)系節(jié)點坐標(biāo)系n集中、體積載荷集中、體積載荷n面力方向面力方向n溫度場的分布和范圍溫度場的分布和范圍n熱膨脹分析的參考溫度熱膨脹分析的參考溫度 (與與 ALPX 材料特性協(xié)材料特性協(xié)調(diào)調(diào)?)進行求解n求解過程求解過程:n求解前保存數(shù)據(jù)庫求解前保存數(shù)據(jù)庫n將將Output 窗口提到最前面觀看窗口提到最前面觀看求解信息求解信息nMain Menu: Solution

13、-Solve-Current LS.進行求解(續(xù))nANSYS 求解過程中的一系列信息都將顯示在OUTPUT窗口中，主要信息包括:n模型的質(zhì)量特性- 模型質(zhì)量是精確的 - 質(zhì)心和 質(zhì)量矩的值有一定誤差n單元矩陣系數(shù) - 當(dāng)單元矩陣系數(shù)最大/最小值的比率 1.0E8 時將預(yù)示模型中的材料性質(zhì)、實常數(shù)或幾何模型可能存在問題。當(dāng)比值過高時，求解可能中途退出n模型尺寸和求解統(tǒng)計信息n匯總文件和大小未獲得結(jié)果的原因是什么? n往往是求解輸入的模型不完整或存在錯誤，典型原因有: n約束不夠! (通常出現(xiàn)的問題)n當(dāng)模型中有非線性單元 (如縫隙 gaps、滑塊sliders、鉸hinges、索cables等

14、），整體或部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)崩潰或“松脫”n材料性質(zhì)參數(shù)有負值, 如密度或熱分析時的比熱值n未約束鉸接結(jié)構(gòu)，如兩個水平運動的梁單元在豎直方向沒有約束n屈曲 - 當(dāng)應(yīng)力剛化效應(yīng)為負（壓）時，在載荷作用下整個結(jié)構(gòu)剛度弱化。如果剛度減小到零或更小時，求解存在奇異性，因為整個結(jié)構(gòu)已發(fā)生屈曲 第三部分第三部分: : 結(jié)果后處理結(jié)果后處理結(jié)果的繪圖和列表nANSYS 有兩個后處理器:n通用后處理器 (即 “POST1”) 只能觀看整個模型在某一時刻的結(jié)果 (如：結(jié)果的照相 “snapshot”)n時間歷程后處理器 (即 “POST26”) 可觀看模型在不同時間的結(jié)果。 但此后處理器只能用于處理瞬態(tài)和/或動力分析

15、結(jié)果結(jié)果的繪圖和列表(續(xù))n靜力分析結(jié)果后處理的步驟主要包括:n繪變形圖n變形動畫n支反力列表n應(yīng)力等值線圖n網(wǎng)格密度檢查繪變形圖n繪出結(jié)構(gòu)在靜力作用下的變形結(jié)果: Main Menu: General Postprocessor Plot Results Deformed Shape.變形動畫n以動畫方式模擬結(jié)構(gòu)在靜力作用下的變形過程: Utility Menu: PlotCtrls Animate Deformed Shape.支反力n在任一方向，支反力總和必等于在此方向的載荷總和。n節(jié)點反力列表:Main Menu: General Postprocessor List Results

16、Reaction Solution.支反力(續(xù))應(yīng)力等值線n應(yīng)力等值線方法可以清晰描述一種結(jié)果在整個模型中的變化，快速確定模型中的 “危險區(qū)域”Main Menu: General Postprocessor Plot Results -Contour Plot- Nodal Solution.應(yīng)力等值線動畫Utility Menu: PlotCtrls Animate Deformed ResultsPowerGraphicsn快速重畫、圖形輪廓分明n模型顯示光滑、具有相片的真實感PowerGraphics 打開打開 (缺省缺省)PowerGraphics 關(guān)閉關(guān)閉檢查網(wǎng)格精度n由于網(wǎng)格密度

17、影響分析結(jié)果的精度，因此有必要驗證網(wǎng)格的精度是否足夠n有三種方法進行網(wǎng)格精度檢查：n觀察（ Visual inspection ）n誤差估計n將網(wǎng)格加密一倍，重新求解并比較兩者結(jié)果。注意: 有些情況下這種做法不適用觀察n畫出非平均（ unaveraged ）應(yīng)力等值線，例如，畫出單元應(yīng)力而不是節(jié)點應(yīng)力n顯示每個單元的應(yīng)力n尋找單元應(yīng)力變化大的區(qū)域，這些區(qū)域應(yīng)進行網(wǎng)格加密（在MeshTool中對網(wǎng)格加密非常方便， MeshTool 將在后面的內(nèi)容介紹。）誤差估計nANSYS 對平均應(yīng)力和非平均應(yīng)力采用幾種不同的誤差計算方法，誤差估計只在進入后處理前PowerGraphics 被關(guān)閉的情況下進行n

18、關(guān)閉 PowerGraphics，應(yīng)力等值線圖可顯示應(yīng)力分布和最大最小值范圍，這可表明誤差的大小。n通過畫出結(jié)構(gòu)能誤差的等值線圖，可顯示誤差較大的區(qū)域 - 這些區(qū)域需要網(wǎng)格加密。n畫出所有單元的應(yīng)力偏差圖，可給出每個單元的應(yīng)力誤差值。 (平均應(yīng)力和非平均應(yīng)力不同)應(yīng)力平均nFEA的計算結(jié)果包括通過計算直接得到的初始量和導(dǎo)出量n任一節(jié)點處的DOF結(jié)果 (UX、UY、TEMP等) 是初始量。 它們只是在每個節(jié)點計算出來的初始值n其它量，如應(yīng)力應(yīng)變，是由DOF 結(jié)果通過單元計算導(dǎo)出而得到的n因此，在給定節(jié)點處，可能存在不同的應(yīng)力值。這是由以與此節(jié)點相連的不同單元計算而產(chǎn)生的n“節(jié)點結(jié)果”（nodal solution）畫出的是在節(jié)點處導(dǎo)出量的平均值，而“單元結(jié)果”（ element solution ）畫出非平均量。 應(yīng)力平均(續(xù))n在多數(shù)情況下，畫出平均應(yīng)力圖，但有時要畫出n在彈性模量不同的材料交界處，應(yīng)力分量會不連續(xù)。 (PowerGraphics 自動考慮到這一點并對此界面不進行平均處理。)非平均單元應(yīng)力顯示不連續(xù)的應(yīng)力非平均單元應(yīng)力顯示不連續(xù)的應(yīng)力