第7章　ANSYS知識資料命令解題與後處理

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第7章ANSYS命令：解題與後處理SolutionandPostprocessing本章介紹solution模組（/SOLU）及兩個postprocessing模組（/POST1及/POST26）中所使用到的命令。在solution模組中，我們把命令分成三類（Figure5-2）：指定loads、指定solutionoptions，及執(zhí)行solve的命令。本章第1節(jié)介紹前一類，後兩類則在第2節(jié)介紹。第3節(jié)介紹generalpostprocessing（/POST1）的命令。第4節(jié)則介紹time-historypostprocessing（/POST26）的命令。最後，第5節(jié)以一個綜合性的練習(xí)題作為本章的結(jié)束。朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第7.1節(jié)負(fù)載Loads前面提過[Sec.5.1.2]loads可以指定在analysismodel（即nodes、elements）上，或指定loads在solidmodel（即keypoints、lines、areas、volumes）上。除此之外，針對動態(tài)的問題，必須指定initialconditions，亦即初始時間的邊界條件。這一節(jié)分別介紹loadsonanalysismodel[Sec.7.1.1]、loadsonsolidmodel[Sec.7.1.2]、及initialconditions[Sec.7.1.3]的命令。Loads雖然可以指定在solidmodel上，但是「解題」的對象是analysismodel，所以那些指定在solidmodel上的loads終究必須「移轉(zhuǎn)」（transfer）到analysismodel上。這種移轉(zhuǎn)的工作可以讓ANSYS自動去完成：ANSYS會在解題前先做負(fù)載移轉(zhuǎn)的工作?；蛘吣阋部梢栽诮忸}之前利用諸如SBCTRAN[Sec.7.1.2]的命令去移轉(zhuǎn)這些負(fù)載，因為有時侯你希翼在解題之前自己檢視一下analysismodel上的loads是否正確。7.1.1LoadsonAnalysisModel0102030405060708091011121314151617D,NODE,Lab,VALUEDSYM,Lab,Normal,KCNDCUM,OperF,NODE,Lab,VALUEFCUM,OperSF,Nlist,Lab,VALUESFE,ELEM,LKEY,Lab,KVAL,VAL1

SFBEAM,ELEM,LKEY,Lab,VALI,VALJSFCUM,Lab,OperBF,NODE,Lab,VAL1BFE,ELEM,Lab,,VAL1BFUNIF,Lab,VALUETUNIF,TEMPTREF,TREFBFCUM,Lab,OperACEL,ACELX,ACELY,ACELZOMEGA,OMEGX,OMEGY,OMEGZ,KSPINDOFConstraints以上這些命令是用來指定loads在nodes或elements上。第1、2、3行是指定degreesoffreedom的量，譬如指定某一節(jié)點上x、y、z的displacements是多少，亦即已知解答；最常使用的是指定某些節(jié)點上的變位為0，亦即固定著這些節(jié)點。D命令（第1行）是指定某些節(jié)點（NODE）上的某些自由度（Lab）的值。Lab用來決定哪一個自由度，對結(jié)構(gòu)來講可能是變位（UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ）等；對熱分析來講則是溫度（TEMP）等。自由度的值則利用第3個參數(shù)（VALUE）輸入；對結(jié)構(gòu)來講常常是0，代表被固定（或被限制住）的自由度，若不是0時則表示一個已知的變位負(fù)載；對熱分析來講，則常是一個固定的溫度。DSYM命令（第2行）是在指定一個對稱或反對稱的條件。所謂對稱（symmetric）是指結(jié)構(gòu)的幾何形狀及負(fù)載都是對稱的（因此它的反應(yīng)也是對稱的），而所謂反對稱（antisymmetric）是指結(jié)構(gòu)的幾何形狀是對稱的而負(fù)載是反對稱的（因此它的反應(yīng)也是反對稱的）。無論是對稱或是反對稱，analysismodel只要描述一半就可以了，但是你必須在對稱面（或反對稱面）上標(biāo)註對稱條件（或反對稱條件）。對稱或反對稱條件是我們必須善加應(yīng)用的，因為除了可以節(jié)省modeling的人力外，輸出資料也當(dāng)然跟著減少，而最大的好處是解題的時間會大量減少。注重，一個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有時不只一個對稱面（或反對稱面）。使用DSYM命令之前，你先選取對稱面（或反對稱面）上的nodes，然後再使用DSYM命令。DSYM命令中的Lab可以選擇SYMM（對稱）或是ASYM（反對稱）；Normal是垂直於這個對稱面（或反對稱面）的方向（X、Y、或Z），座標(biāo)系統(tǒng)則是由KCN決定的。譬如KCN輸入1時（圓柱座標(biāo)），對稱方向是Y時，表示是沿著方向?qū)ΨQ的。有關(guān)對稱與反對稱的更進一步的說明，請參閱Ref.5,DSYM。DCUM命令（第3行）的意義與FCUM命令（第5行）是平行的，我們留待後面一起解說。擴散載重第4、5行是關(guān)於作用一個擴散載重在一個node上。F命令（第4行），讀成force，是指定一個擴散載重，作用在某些節(jié)點上（NODE）的某些方向（Lab可以選擇FX、FY、FZ、MX、MY、MZ等），力的大小是VALUE（SI單位是N或N-m）。對熱分析的問題而言，所謂「擴散載重」是指通過一節(jié)點的heatflow，單位是每單位時間所流過的能量（SI單位是W或J/s）。FCUM命令（第5行），讀成forcecumulation，是指輸入的force是否與現(xiàn)有的值相加或取而代之。譬如使用F命令作用了100N後，當(dāng)再使用一次F命令作用200N時，後者是累加上去的（共是300N）或是取代前者（變成200N）。前面所提到的DCUM命令（第3行）也是相似的用途。分布載重第6、7、8、9行是有關(guān)分布載重有關(guān)的命令。SF命令（第6行）讀成surfaceforce，對結(jié)構(gòu)分析而言它是一個均佈的壓力（SI單位是Pa或N/m2）。你先選取受壓表面上的nodes後，再使用SF命令；參數(shù)Nlist唯一的選擇是ALL（表示所有nodes所構(gòu)成的surface）；對結(jié)構(gòu)問題而言，參數(shù)Lab唯一的選擇是PRES；VALUE則輸入均佈壓力的數(shù)值。對熱分析而言，surfaceforce是指通過surface的convection、radiation、或heatflux（SI單位是W/m2）。SFE命令（第7行），讀成surfaceforceonelements，是指定surfaceforce在elements的表面上，至於是哪一個表面（一個element有好幾個表面）則是由LKEY來決定。譬如SFE命令使用在beam（譬如BEAM3）或shell（譬如SHELL63）時，你必須指定壓力是作用在上表面（能力向下）還是下表面（能力向上）。對熱分析而言，有些「surfaceforce」必須輸入兩個值，譬如convection條件需要filmcoefficient（又稱為coefficientofheattransfer或convectioncoefficient）及遠(yuǎn)方的溫度（bulktemperature），在SFE命令中你只能輸入一個值，二者擇一，KVAL就是在決定要輸入哪一個，所以你需要使用兩次的SFE命令；倘若使用SF命令時，可以利用VALUE後面的參數(shù)VALUE2輸入遠(yuǎn)方的溫度。SFBEAM命令（第8行），讀成surfaceforceonbeam，是專為beam元素（譬如BEAM3）量身定做的命令，類似於SFE命令，但是參數(shù)VALI、VALJ是指樑元素上兩端的壓力，容許樑上的壓力成線性分布。SFCUM命令（第9行）則和FCUM（第5行）類似。BodyForces第10至17行是與bodyforces有關(guān)的命令。Bodyforce是指分佈在body內(nèi)部的負(fù)載，對結(jié)構(gòu)而言，包括inertiaforce、temperatureloads等。第10至15行命令是用來指定temperatureloads，而第16、17行命令是用來指定inertiaforce的。BF命令（第10行）讀成bodyforce，是指定某些nodes所涵蓋的範(fàn)圍的溫度被提高到某一數(shù)值（VAL1）。注重，TREF命令（第14行）是在指定無應(yīng)力狀態(tài)下的溫度（stressfreetemperature，或稱為參考溫度，內(nèi)定值是0度），所以真正的溫度變化（temperaturechanges）是最後溫度減去這個參考溫度。闢如25度時是stressfree的溫度（TREF,25），結(jié)構(gòu)的溫度被提昇至200度（BF,ALL,TEMP,100），則溫度變化是175度。BFE命令（第11行），讀成bodyforceonelements，是指定在某些elements所涵蓋的範(fàn)圍的溫度被提高到某一數(shù)值。BFUNIF命令（第12行）讀成uniformbodyforce，是指定整體結(jié)構(gòu)的溫度被均勻地提高到某一數(shù)值。TUNIF命令（第13行）讀成uniformtemperature，對結(jié)構(gòu)分析而言，其功能和BFUNIF徹低一樣，是指定整體結(jié)構(gòu)的溫度被均勻地提高到某一數(shù)值。BFCUM命令（第15行）則類似於SFCUM、FCUM等。第16、17行的命令是在指定inertiaforce，其中ACEL是指定直線accelerations。假想Y代表向上的方向，結(jié)構(gòu)承受一倍向下的重力時，相當(dāng)於此結(jié)構(gòu)往上面以一倍的重力加速度運動，亦即輸入ACEL,0,9.81,0其中9.81m/s2是重力加速度。OMEGA（第17行）是在輸入旋轉(zhuǎn)的角速度，ANSYS會自動計算所產(chǎn)生的離心力。此外，有幾點必須加以說明。首先，其參數(shù)OMEGX、OMEGY、OMEGZ分別是對著GlobalCS的X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的角速度（angularvelocities，SI單位是rad/s[Ref.5,OMEGA]）。第二點是有關(guān)KSPIN這個參數(shù)的意義。結(jié)構(gòu)體在旋轉(zhuǎn)時（譬如旋轉(zhuǎn)中的葉片）有一種效應(yīng)，叫做spinsoftening：即當(dāng)結(jié)構(gòu)體在轉(zhuǎn)動時，其剛度（stiffness），會有減少的現(xiàn)象[Ref.7,Sec.3.4.SpinSoftening]，KSPIN這個參數(shù)是讓你決定要不要考慮此效應(yīng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)體在旋轉(zhuǎn)時，與spinsoftening共同存在的另一個效應(yīng)是stressstiffening[Ref.7,Sec.3.3.StressStiffening]：因為離心力而產(chǎn)生的張應(yīng)力會使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度（垂直於張應(yīng)力方向的剛度）增強。Figure7-1說明了此兩個現(xiàn)象（本圖片取材自Ref.7,Sec.3.4.SpinSoftening）：stressstiffening使得結(jié)構(gòu)的天然頻率增強（亦即剛度增強），spinsoftening使得結(jié)構(gòu)的天然頻率減少（亦即剛度減少），而兩種效應(yīng)同時考慮時，通常前者會稍大於後者。Figure7-1StressStiffeningandSpinSoftening[Ref.7]Stressstiffening的現(xiàn)象也存在任何受張力的材料上，譬如承受張力的吉他鋼弦，其側(cè)向剛度隨著張力的增強而增強（聲音越高）。相反的，材料承受壓力時，其側(cè)向剛度會有降低的現(xiàn)象；隨著壓力越大，側(cè)向剛度有可能降至零，這時的結(jié)構(gòu)處於「不穩(wěn)定」的狀態(tài)：一點點的側(cè)向力就偶可能造成「挫曲」的現(xiàn)象[Sec.4.2.1]。使用ACEL或OMEGA命令時，材料性質(zhì)必須輸入質(zhì)量密度（massdensity，DENS，SI單位kg/m3），這個質(zhì)量密度是被用來計算分佈於body的慣性力的。7.1.2LoadsonSolidModel010203040506070809101112DK,KPOI,Lab,VALUE,,KEXPND

DL,LINE,AREA,Lab,Value1DA,AREA,Lab,Value1DTRANFK,KPOI,Lab,VALUEFTRANSFL,LINE,Lab,VALI,VALJSFA,AREA,LKEY,Lab,VALUESFTRANBFK,KPOI,Lab,VAL1BFTRANSBCTRAN以上這些命令是用來指定loads在keypoints、lines、areas、或volumes上。了解Sec.7.1.1的命令後，這一小節(jié)的命令應(yīng)該沒有什麼困難了。再一次提醒你：指定在solidmodel上的loads終究必須transfer到analysismodel上，這種transfer的工作可以讓ANSYS在解提前自動去完成，也可以使用DTRAN（第4行）、FTRAN（第6行）、SFTRAN（第9行）、或BFTRAN（第11行）、或SBCTRAN（第12行）這些命令去完成。DOFConstraints第1至4行是關(guān)於degreesoffreedom的命令。DK命令（第1行）是指定在keypoints上的DOF值；最後一個參數(shù)KEXPND，是用來選擇是否要在鄰近的keypoints間的nodes做同樣條件的expansion。我們舉下列例子來說明：101102103104105106107108109110111112RECTNG,-5,5,-5,5PCIRC,2ASBA,1,2CSYS,1ESIZE,1ET,1,PLANE42AMESH,ALLKSEL,,LOC,X,2DK,ALL,ALL,0,,1DTRAN/PBC,U,,1EPLOT第101至107行是產(chǎn)生一個10x10的平面，中間有一個半徑2的圓洞，並進行網(wǎng)格切割，元素大小大約是1；注重，沿著圓周約有12個nodes。假設(shè)此模型沿著圓周被固定著，我們可以使用Sec.7.1.1的第1個命令（D），但是在此我們決定練習(xí)一下DK命令。第108行選擇圓周上的keypoints（注重，圓周上惟獨4個keypoints），第109行固定著這些keypoints並指定KEXPND參數(shù)為1，表示指定在這些keypoints間的nodes都有一樣的DOFconstraints。經(jīng)DTRAN（第110行）後，將分析模型畫出，你可以看到圓周上的所有nodes都被固定了，如圖7-2所示。請你將第109行的最後一個參數(shù)改為0，並看比較不同之處。Figure7-2ExpansionofDOFConstraintsDL命令（第2行）是指定lines上的DOF值。DL也可以用來指定對稱或反對稱條件，此時參數(shù)Lab必須輸入SYMM或ASYM。對2D的問題而言參數(shù)LINE是指對稱線，但是對一個3D的問題而言必須指定一個對稱面，參數(shù)AREA是用來殘破描述此對稱面的，細(xì)節(jié)請參考Ref.5,DL。DA命令（第3行）是指定在areas上的DOF值。DTRAN命令（第4行）是將指定在solidmodel的DOF值移轉(zhuǎn)到analysismodel上，亦即transfer到nodes上。擴散載重第5、6行是有關(guān)擴散載重的命令。FK命令（第5行）是指定一個擴散載重在keypoint上面。FTRAN命令（第6行）則是將solidmodel上的擴散載重移轉(zhuǎn)到nodes上。分布載重第7、8、9行是有關(guān)surfaceforce的命令。SFL命令（第7行）是指定surfaceforce在lines上面。與SF命令[Sec.7.1.1]類似：對結(jié)構(gòu)而言surfaceforce是指壓力（PRES）；對熱分析而言，surfaceforce可以是convection、radiation、heatflux等。SFA命令（第8行）是指定surfaceforce作用在areas上，其中的參數(shù)LKEY是在決定壓力作用的面。SFTRAN命令（第9行）與DTRAN及FTRAN相似。BodyForces第10、11行是有關(guān)指定bodyforce的命令。BFK命令（第10行）是指定bodyforce（temperaturechanges）在keypoints所涵蓋的範(fàn)圍上。BFTRAN命令（第11行）與DTRAN、FTRAN、BFTRAN相似。最後一個命令SBCTRAN（第12行）是將指定在solidmodel的所有負(fù)載移轉(zhuǎn)到analysismodel上，亦即：SBCTRAN=DTRAN+FTRAN+SFTRAN+BFTRAN7.1.3InitialConditions0102IC,NODE,Lab,VALUE,VALUE2ICLIST,NODE1,NODE2,NINC,Lab進行結(jié)構(gòu)動態(tài)分析時，除了負(fù)載外，你必須輸入initialconditions：亦即在時間t=0時，每一個質(zhì)點的position（以初始變位來描述）及velocity（即變形速度）。內(nèi)定的初始條件是這樣子的：整個結(jié)構(gòu)的每一個質(zhì)點的position就宛若analysismodel所建構(gòu)的樣子（亦即初始變位為0），而每一個質(zhì)點的velocity都是0（靜止）。許多簡單的動態(tài)問題都符合如此內(nèi)定的初始條件，所以不必輸入任何初始條件（譬如Procedure4-1）。有些輕微複雜的問題，我們可以用IC命令（第1行）來描述初始條件。舉個例子來說，想像有一個子彈打到堅硬的牆壁，它會變形而「貼」在牆壁上，我們想進行這樣的動態(tài)模擬[Ref.8,VMC8.AluminumBarImpactingaRigidBoundary]。為了簡化，我們把子彈model成圓柱體（前端是平的），當(dāng)子彈接觸到牆壁上的一剎那是t=0，假設(shè)此時的子彈速度是V0，則這個初始條件可以如此描述：NSEL,ALL

IC,ALL,UX,,V0

...

SOLVE對於更複雜的例子，只用IC命令來描述初始條件常常是不夠的。想像有一懸臂樑，你將自由端先輕輕提起來，然後驟然放掉，它會開始振動，我們想進行這樣的動態(tài)模擬。為了知道初始的位移，我們必須先做一次靜態(tài)分析（將自由端提起來），再將此變形量作為動態(tài)分析的初始位移（初始速度則為0）。但是通常用IC命令來指每一個點的初始變位是不切實際的（因為每一點都不同）。這些課題將在動態(tài)分析的章節(jié)討論。朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第7.2節(jié)解題參數(shù)設(shè)定及解題SolutionOptionsandSolvingtheModel7.2.1SolutionOptions01020304050607080910ANTYPE,AntypeSOLCONTROL,KeyNLGEOM,KeyTIME,TIMEDELTIM,DTIMENSUBST,NSBSTPAUTOTS,KeyKBC,KEYOUTRES,Item,FREQ,Cname

OUTPR,Item,FREQ,Cname對動態(tài)分析或非線性分析而言，在使用SOLVE命令（執(zhí)行解題程序）之前，通常你必須設(shè)定一些與解題有關(guān)的參數(shù)，稱為解題參數(shù)（solutionoptions）。ANTYPE命令（第1行）是在指定analysistype[Sec.4.2]。SOLCONTROL命令（第2行）讀成solutioncontrol，可以讓ANSYS自動選取解題參數(shù)。對非線性分析而言，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定所有的解題參數(shù)其實是蠻複雜的程序，當(dāng)SOLCONTROL功能啟動時（這是內(nèi)定狀態(tài)，亦即SOLCONTROL,ON），ANSYS會試著自行去選用適當(dāng)?shù)慕忸}參數(shù)（但是還是常常不盡理想，還是需要使用其他解題參數(shù)的命令）。NLGEOM命令（第3行）讀成nonlineargeometry，是指定要不要考慮幾何非線性[Sec.4.3.2]。TIME命令（第4行），是指定這一個loadstep結(jié)束的時間。DELTIM命令（第5行）讀成deltatime（t），是動態(tài)分析時，指定積分時間間隔（integrationtimestep，ITS），亦即一個loadstep將會被切割成TIME/DELTIM個積分時間間隔。NSUBST命令（第6行）讀成numberofsubsteps，是非線性時，指定一個loadstep要切成幾個substeps。注重，在動態(tài)分析時，一個積分時間間隔也稱為一個substep，所以事實上DELTIM命令和NSUBST命令是相對等的，它們的關(guān)係是DELTIM=TIME/NSUBST習(xí)慣上，動態(tài)分析時用DELTIM命令，而靜態(tài)分析時用NSUBST命令。我們也曾提過，當(dāng)執(zhí)行非線性分析時，不管你是指定的t是多少，ANSYS內(nèi)部有一個autotimestepping的功能，會依照收斂性去放大或縮小這個t：若收斂情況很好的話通常t會加倍，若收斂情況不好的話t會減半。AUTOTS命令（第7行）是去啟動autotimestepping的功能，內(nèi)定是：非線性問題時是開啟的，但對線性問題時則是關(guān)閉的。KBC命令（第8行）是在指定這一個loadstep是stepped還是ramped[Ref.9,Sec.2.5.SteppedVersusRampedLoads]。第9、10行的命令都是在控制輸出資料的量。OUTRES命令（第9行）讀成outputresult，是控制儲存到Jobname.RST的量：參數(shù)Item可以輸入ALL（所有）、BASIC（內(nèi)定）、NSOL（惟獨NodalDOFsolutions）等；參數(shù)FREQ是倘若有無數(shù)substeps時，指定多少個substeps要儲存一次資料；參數(shù)Cname可以用來指定只儲存某一component的資料。OUTPR命令（第10行）讀成outputprinting，是控制輸出到OutputWindow的資料量，其參數(shù)的意義和OUTRES徹低一樣。7.2.2SolvetheModel01SOLVESOLVE命令是要求ANSYS執(zhí)行有限元素分析，執(zhí)行的時間依問題的大?。―OF的數(shù)量）、是否含非線性、是否動態(tài)等而不同，從幾秒鐘至幾個小時，甚至幾天都有可能。7.2.3*GETCommand*GET,Par,Entity,ENTNUM,Item1,IT1NUM解題完成以後，數(shù)值解除了被儲存在Jobname.RST檔案外，最新的一組數(shù)值解也被存在Database裡。倘若要處理這些數(shù)值解，你通常會跳出/SOLU模組再進入/POST1或/POST26模組，可是倘若你想在/SOLU模組內(nèi)到Database去取得某些資訊（含模型資料、數(shù)值解等），你可以利用*GET命令。舉個例子來說，你想要統(tǒng)計一下電腦花費在有限元素分析的CPU運算時間，我們可以用下列命令來得到：01020304*GET,CPUTIME1,ACTIVE,,TIME,CPU

SOLVE

*GET,CPUTIME2,ACTIVE,,TIME,CPU

CPUTIME=CPUTIME2–CPUTIME1第2行是去執(zhí)行有限元素分析工作，在這命令之前後，你可以利用*GET命令（第1行）去獲取當(dāng)時的CPU時間並且存在變數(shù)CPUTIME1中，解完以後你再使用一次*GET命令（第3行）並將CPU時間存在變數(shù)CPUTIME2中，然後這兩個變數(shù)值相減（第4行）存在變數(shù)CPUTIME中，就是所花費的CPU時間（單位是秒）。有關(guān)*GET命令在此階段（/SOLU模組內(nèi)）的應(yīng)用，請自行參考命令說明[Ref.5,Chapter4.APDLCommands,GET]，Sec.7.3.8及Sec.7.4.2分別討論了一些在/POST1及/POST26模組中，利用*GET命令可以獲取的實用資訊。朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第7.3節(jié)普通後處理GeneralPostprocessingANSYS提供兩個後處理模組：GeneralPostprocessing（/POST1模組）及Time-HistoryPostprocessing（/POST26模組）。本節(jié)介紹/POST1模組的命令，下一節(jié)介紹/POST26模組的命令。我們提過，Jobname.RST內(nèi)有許多資料組（dataset），每一資料組代表一個時間點的反應(yīng)輸出值，/POST1模組是用來處理某一資料組的，換句話說/POST1是針對某一時間點，反應(yīng)值在空間上的分佈；相對的/POST26模組是針對某一空間點，反應(yīng)值在時間上的變化。/POST1模組的命令，我們大致把它分成四類[Figure5-2]：basic、elementtable、pathoperations、及graphicscontrols。Basiccommands收錄的是最常用到的命令，其中諸如PLNSOL或PLESOL命令更是最常用到的命令之一，這兩個命令的不同之處牽涉到一些重要的觀念，我們先來釐清這些觀念。7.3.1PLESOLvs.PLNSOLFigure7-3PLESOL與PLNSOL的差異在POST1模組的命令中，我們先要介紹的是PLESOL（讀成plotelementsolutions）及PLNSOL（讀成plotnodalsolutions）兩個命令，這兩個命令的功能很臨近。Figure7-3的兩個圖是第3章的懸臂樑分析後所畫出的bendingstresses（Procedure3-1最後一個命令），上圖是以PLESOL命令畫出來的，而下圖是以PLNSOL命令畫出來的。我們可以發(fā)現(xiàn)不一樣的地方是上圖的等應(yīng)力線（contourlines）是呈現(xiàn)鋸齒狀的，而下圖的等應(yīng)力線是比較平滑的。有限元素分析的解有一個行為，就是其DOF的數(shù)值解（亦即displacementfields）在空間上雖然是連續(xù)的（continuous），但是並不一定是平滑的（smooth）；事實上是：在元素的內(nèi)部，這些displacementfields是連續(xù)且平滑的（因為是由形狀函數(shù)所描述），但是跨過元素的邊界時，則通常是連續(xù)但不平滑的（形狀函數(shù)並不跨越元素邊界）；所以整體空間而言，displacementfields是連續(xù)但不平滑的，在數(shù)學(xué)上我們稱之為「片段平滑」函數(shù)（piece-wisesmoothfunctions）。這種片段平滑函數(shù)經(jīng)微分（應(yīng)力場基本上是變位場的微分）之後，就變成「片段連續(xù)」的函數(shù)：亦即在元素的內(nèi)部是連續(xù)的，但是跨過元素的邊界時是不連續(xù)的，就如Figure7-3上圖的應(yīng)力場所顯示的，等應(yīng)力線的不連續(xù)點發(fā)生在元素的邊界上。為了更進一步的來觀察這種不連續(xù)的應(yīng)力，我們將每個元素的應(yīng)力列印出來（PRESOL,S,X），如Figure7-4所示。第1個元素的第3個節(jié)點的應(yīng)力是-77.2，而第2個元素的同一個節(jié)點的應(yīng)力則是–78.7，同一個節(jié)點其應(yīng)力會不一樣！這種差異在別的節(jié)點可能更大，譬如第59節(jié)點（-84.0及-71.0）或第259節(jié)點（-78.1及-64.1）就差更大了。由此可知，同一個節(jié)點，只不過它屬於不同的元素，其數(shù)值解就不一樣了，這個是你必須要知道的有關(guān)有限元素分析的行為本質(zhì)之一。理論上，只要元素足夠細(xì)小，這種應(yīng)力（或應(yīng)變）的不連續(xù)性也會跟著足夠小。事實上，這種不連續(xù)性可以作為解答精度的量測基準(zhǔn)[Ref.7,Sec.19.7.POST1-ErrorApproximationTechnique]。實務(wù)上，將元素切割的很細(xì)來達到應(yīng)力線連續(xù)的目的是沒有須要的，ANSYS可以將不連續(xù)的應(yīng)力值做一個簡單的處理，使之變成連續(xù)甚至平滑的，而不失其合理性，這就是PLNSOL命令的功能。所謂「簡單的處理」，簡單的說就是取其平均值（averaging）：同一個節(jié)點，若有幾個不同的應(yīng)力值，則把這些值取平均，做為唯一的應(yīng)力值。Figure7-3上圖是沒有經(jīng)過平均的應(yīng)力值，所以有鋸齒狀，下圖是有經(jīng)過平均的應(yīng)力值，所以連續(xù)且平滑。大部分的時候，我們喜歡經(jīng)過平均的反應(yīng)值，不只是較美觀，而是較容易觀察反應(yīng)值的行為，此時我們用PLNSOL命令。有時候，我們也想觀察沒有經(jīng)過平均的反應(yīng)值，因為如前所述，反應(yīng)值連續(xù)性的程度可以作為數(shù)值解是否趨近理論解的指標(biāo)（越連續(xù)表示數(shù)值解越趨近理論解），此時我們用PLESOL命令。

ELEMENT=1SOLID45

NODE

SX

1

-174.6

3

-77.2

13

-71.0

12

-165.3

58

-167.6

59

-84.0

259

-78.1

237

-158.4

ELEMENT=2SOLID45

NODE

SX

3

-78.7

4

0.7

14

0.1

13

-71.6

59

-71.0

78

-6.7

278

-7.6

259

-64.1

ELEMENT=3SOLID45

...Figure7-4OutputofElementStresses(PRESOL)7.3.2/POST1基本命令010203040506070809101112SET,Lstep,SBSTEP,,,TIMEPLDISP,KUND

PLESOL,Item,Comp,KUNDPLNSOL,Item,Comp,KUNDPLVECT,ItemPRESOL,ItemPRNSOL,ItemPRVECT,ItemPRRSOL,Lab

ANDSCL,NFRAM,DELAY,NCYCL

ANCNTR,NFRAM,DELAY,NCYCL

ANMODE,NFRAM,DELAY,NCYCL讀取資料以上列出的是/POST1模組中常用且基本的命令。SET命令（第1行）可以讀成readdataset，是到Jobname.RST檔案去讀取一組資料並存放在Database中。記得，剛解過的那一組數(shù)值解會自動儲存在Database[Sec.5.2.1]，所以你就不必再到Jobname.RST裡去讀取了。利用SET命令到Jobname.RST讀取資料組時，你可以指定哪一個loadstep（Lstep）的哪一個substep（SBSTEP），你也可以指定某一時間點（TIME）。若你所指定的時間點並不存在於Jobname.RST中，ANSYS會以線性內(nèi)差的方式來計算此時間點的數(shù)值解，再存放在Database中。數(shù)值解的文字與圖形輸出PLDISP命令（第2行）讀成plotdisplacements，是繪出結(jié)構(gòu)變形圖，KUND是用來控制原來未變形的結(jié)構(gòu)是否也要繪出來。PLESOL命令（第3行）及PLNSOL命令（第4行）已在上一小節(jié)討論過，其中Item及Comp兩個參數(shù)是指定要繪出的量，可以選擇的有無數(shù)，請自行參考命令說明[Ref.5,PLESOL或PLNSOL]。PLVECT命令（第5行）讀成plotvectors，是以向量的方式繪出某些反應(yīng)值，譬如變位場、主應(yīng)力場、熱流場（熱分析）、速度場（流場分析）等，這些量都可以用向量來表示，亦即可以用矢量的長度及方向來表示。PRESOL、PRNSOL、PRVECT三個命令（第6、7、8行）是類似於PLESOL、PLNSOL、PLVECT（第3、4、5行）的，只不過後者是以圖形方式繪出，而前者是以文字方式列印的。此外，用文字方式輸出，可以一次列印幾個分量，可是用圖形方式繪出，一次只能繪出一種分量。PRRSOL命令（第9行）讀成printreactionsolution，亦即列印出反力。對結(jié)構(gòu)分析的問題，反力是很容易理解的，通常有自由度被自在的地方，相對的就有一個反力。譬如懸臂樑的固定端，因為三個方向都不能移動也不能轉(zhuǎn)動，所以三個方向都有反力（reactionforces）及反彎矩（reactionmoments），這些反力及反彎矩是為了維持自由度的自在（譬如懸臂樑端的固定）而須要存在的。同樣的，對熱分析的問題而言，若某一邊界要維持固定的溫度，則必須有熱流（heatflow）通過來維持此溫度；Heatflow即是熱分析問題的reactionforces。動畫製作第10至12行的命令是用來產(chǎn)生動畫的。ANDSCL命令（第10行），讀成animationofdisplacementsofthelastplotaction，是繪出動態(tài)的變位圖，ANCNTR命令（第11行），讀成animationofcontours，是繪出動態(tài)的應(yīng)力或應(yīng)變圖，ANMODE命令（第12行），讀成animationofmodeshapes，是繪出動態(tài)的振態(tài)圖[Sec.4.2.4]。這三個命令都假設(shè)使用之前已有使用適當(dāng)?shù)拿睿篈NDSCL命令之前要先有PLDISP命令，ANCNTR命令之前要先有PLESOL或PLNSOL命令，ANMODE命令之前也要先有PLDISP命令。參數(shù)NFRAM是指定一共有幾個frames（內(nèi)定是5個frames），參數(shù)DELAY是指定每一個frame時停歇的時間（內(nèi)定是0.1秒），參數(shù)NCYCL則是用來控制要重複播出幾次（內(nèi)定是5次）。7.3.3ElementTable接下來我們來解說ElementTable的觀念。在資料庫系統(tǒng)的術(shù)語中，ElementTable的資料結(jié)構(gòu)稱為一個relationdatabase。倘若你對這個名詞沒什麼概念，你可以想像ElementTable是一個有n個列、m個欄位的表，n是總元素數(shù)量，而每一個欄位可儲存一種資料（譬如X方向的應(yīng)力值），並且可以有自己的欄位名字。ElementTable一開始就存在著，你不需要用任何命令去創(chuàng)造它，但是起初所有的欄位都是空的，你必須用ETABLE命令將資料填入這些欄位。有了資料後，我們可以適當(dāng)?shù)牟僮鬟@個ElementTable，譬如排序、加總等。我們舉一個簡單的例子來說明ElementTable的使用時機，假設(shè)你要列出一張美觀、整齊的元素應(yīng)力表，如Figure7-5所示。普通而言這不是一個命令直接能做到的，但是你可以用下面的ElementTable命令來達成（你可以將這些命令接續(xù)在Procedure3-1最後面）：01020304ETABLE,SX,S,X

ETABLE,SXY,S,XY

ETABLE,SEQV,S,EQV

PRETAB,SX,SXY,SEQV以上幾個命令牽涉到ElementTable的建構(gòu)及列印。在第1行中，ETABLE命令把每一個元素的X方向的應(yīng)力取出來，放在ElementTable的一個欄位中，然後給這個欄位一個名字叫做SX；第2個命令同樣地把XY方向的應(yīng)力（事實上是剪應(yīng)力）取出來放在另一個欄位，然後命名為SXY；第3個命令也是類似的。第4個命令（PRETAB）將此三個欄位（SX、SXY、及SEQV）列印出來，就是Figure7-5的樣子。ELEM

SX

SXY

SEQV

1

-122.0

-9.5

100.7

2

-37.4

-5.2

31.4

3

37.2

-5.3

31.6

4

122.1

-9.8

101.1

5

-122.0

-9.5

100.7

6

-37.4

-5.2

31.4

7

37.2

-5.3

31.6

8

122.1

-9.8

101.1

...

...

...

...

...Figure7-5OutputofElementTable(PRETAB)7.3.4ElementTablesCommands010203040506ETABLE,Lab,Item,Comp

PLETAB,Itlab,Avglab

PRETAB,Lab1,Lab2,...,Lab9

ESORT,,Lab,ORDEREUSORTSSUMETABLE命令（第1行），是將指定的數(shù)值（Item,Comp）從每個元素中取出，存放在ElementTable的某一欄位中，並給此欄位一個命字（Lab）?？梢允褂玫腎tem,Comp除了包含PLESOL和PLNSOL命令可以使用的部分外，事實上範(fàn)圍更大，請參閱命令說明[Ref.5,ETABLE]及每一種元素的ElementOutput[Ref.6]。PLETAB（第2行）及PRETAB（第3行）分別是繪出或印出ElementTable的某一或某些欄位。ESORT命令（第4行）是讓ElementTable重新排序（內(nèi)定的順序是按照元素編號的順序）。譬如你要找出最大的應(yīng)力是在哪一個元素，你可以將ElementTable依應(yīng)力從大排到小後，那麼第一個元素就是應(yīng)力最大的元素了。EUSORT命令（第5行）是恢復(fù)到原來的排序（依元素編號的順序）。SSUM命令（第6行）是將每一列的值加總起來。利用ESORT或SSUM的結(jié)果，除了會顯示在螢?zāi)簧贤猓矔嬖贒atabase中，你可以利用*GET命令去獲取[Sec.7.3.8]。7.3.5Pathing這一小節(jié)我們來介紹pathing的觀念。我們常常希翼沿著body的某一個路徑當(dāng)做橫軸，而以某一個反應(yīng)值當(dāng)做縱軸，畫一圖形，稱為X-Yplot。舉個例子來講，Sec.3.3的懸臂樑，你沿著固定端的深度（10mm）方向定義一路徑，將此路徑當(dāng)橫軸，而把bendingstress當(dāng)縱軸，所繪出的圖就是如Figure7-6所示。更具體的說，F(xiàn)igure7-6是由下列pathing命令產(chǎn)生的（你可以將這些命令接續(xù)在Procedure3-1最後面）：0102030405PATH,HEIGHT,2

PPATH,1,,0,H/2,0

PPATH,2,,0,-H/2,0

PDEF,SX,S,X

PLPATH,SX在上面的第1個命令（PATH），我們定義一條路徑，由2個點來定義的，並且給它一個名字叫HEIGHT。第2、3個命令（PPATH）是在指定這兩個點的座標(biāo)：（0,H/2,0）及（0,-H/2,0），這兩個點將連成一條路徑（直線）。第4個命令（PDEF）是沿著這條路徑把X方向的應(yīng)力儲存到SX變數(shù)中。第5個命令（PLPATH）是把SX變數(shù)作為縱軸，路徑作為橫軸繪出來。Figure7-6的橫軸值是從0mm到10mm（記得樑深是10mm），縱軸是從+166至-166Mpa，表示樑上面的應(yīng)力是166Mpa（張應(yīng)力），下面是-166Mpa（壓應(yīng)力）。注重，沿著深度的應(yīng)力變化應(yīng)該是直線，F(xiàn)igure7-6的線不是很直，這是數(shù)值誤差造成的。Figure7-6StressesAlongaPath(PLPATH)7.3.6PathOperationsCommands0102030405PATH,NAME,nPtsPPATH,POINT,NODE,X,Y,ZPDEF,Lab,Item,Comp,Avglab

PLPATH,Lab1,Lab2,…,Lab6

PRPATH,Lab1,Lab2,…,Lab6以上是跟pathing有關(guān)的命令。PATH命令（第1行）是去定義一個路徑並指定一個名字（NAME）給這個路徑，並指定一共由幾個點（nPts）來定義的。PPATH命令（第2行）是去定義這些點（POINT）的座標(biāo)（X,Y,Z）或者也可以指定節(jié)點編號（NODE），二者擇一。PDEF命令（第3行）是沿著這個路徑去讀取某一反應(yīng)值（Item,Comp）然後存在某一參數(shù)內(nèi)（Lab）；Avglab是用來指定這些反應(yīng)值要不要做averaging的工作（Sec.7.3.1）。PLPATH命令（第4行）是把反應(yīng)值作為縱軸，路徑作為橫軸，繪出來。PRPATH命令（第5行）則是將沿著路徑的反應(yīng)值以文字的方式列印出來。7.3.7GraphicsControlCommands010203040506070809101112131415161718/PNUM,Label,KEY

/PBC,Item,,KEY/PSF,Item,Comp,KEY/TRIAD,Lab

/PLOPTS,Label,KEY

/COLOR,Lab,Clab/CONTOUR,,,VMIN,VINC,VMAX

/VIEW,,XV,YV,ZV

/VUP,,Label

/VSCALE,,VRATIO/CPLANE,KEY/TYPE,,Type/TRLCY,Lab,TLEVEL/GRAPHICS,Key

/AXLAB,Axis,Lab

/GRID,KEY

/XRANGE,XMIN,XMAX

/YRANGE,YMIN,YMAX以上這些命令是用來做graphicscontrols：讓你畫出來的圖比較合理、清晰、美觀。/PNUM命令（第1行）讀成plotnumberscontrol，是當(dāng)你繪出模型元件時（KPLOT、LPLOT、APLOT、VPLOT、NPLOT、EPLOT）控制這些entities的編號要不要印出來。/PBC命令（第2行）讀成plotboundaryconditionscontrol，是控制邊界條件的符號要不要畫出來。/PSF命令（第3行）讀成plotsurfaceforcescontrol，是控制surfaceforces的符號要不要畫出來。/TRIAD命令（第4行）是控制座標(biāo)系統(tǒng)符號（稱為triad）要不要畫出來。/PLOPTS命令（第5行）讀成plotoptions，是異常的多樣化的命令，無數(shù)graphicswindow上的配置都可以透過這個命令來調(diào)整，譬如ANSYSlogo、time、legend等，每一個部分可以顯示或隱藏；請自行參照命令說明[Ref.5,/PLOPTS]。/COLOR命令（第6行）是用來控制顏色的，譬如當(dāng)你使用EPLOT命令時，內(nèi)定的元素顏色是青綠色的（cyan），倘若你不喜歡這個顏色，你就可以去改變它。/CONTOUR命令（第7行）是當(dāng)你在做contourplot時，控制contour的最大值、最小值、及間距。以畫應(yīng)力線為例（PLNSOL,S,…），內(nèi)定是這樣的：ANSYS找出最大、最小的應(yīng)力，然後在最大與最小應(yīng)力之間分成9段，然後用九個顏色去代表9段。譬如最大的應(yīng)力是175Mpa，最小的應(yīng)力是–175Mpa，所以每個顏色大概有38Mpa的應(yīng)力[Figure3-18]。若你不喜歡這樣的安頓，你就可利用這個/CONTOUR命令來改變。/VIEW命令（第8個行）我們之前介紹過了[Sec.3.3.5]，它是在決定視線方向。縱使你的視線決定了，你還是必須決定viewup方向，/VUP命令（第9行）就是在決定viewup方向，內(nèi)定的視線是從Z軸看到原點，而以Y座標(biāo)做為viewup方向（亦即你所看到的Y軸是向上的），倘若你是以-Y做為viewup方向，那麼整個圖形就倒過來了。/VSCALE命令（第10行）讀成vectorscale，是控制以PLVECT[Sec.7.3.2]畫圖時向量的長度，若你不喜歡內(nèi)定的長度，你就可以用這個命令去改變。/CPLANE命令（第11行）是去定義cuttingplane。普通情況下，所繪出來的應(yīng)力（或其他反應(yīng)值）的分佈圖，是body外層的應(yīng)力分佈，若你要去看body裡面的應(yīng)力，你就必須要將body「切開」來觀察。你可以利用/CPLANE命令去定義cuttingplane，這個命令讓你有兩種選擇來定義cuttingplane：你可以指定workingplane做為cuttingplane，或者指定通過focus（使用/FOCUS命令）的平面做為cuttingplane。定義好cuttingplane後，在繪圖之前，你還要利用/TYPE命令（第12行）來指定displaytype是sectiondisplay。/TRLCY命令（第13行）是在定義透明度（translucency）。倘若我們要去觀看body的內(nèi)部，除了使用cuttingplane以外，另一個主意就是讓外面的entities比較透明一點，就可以看到裡面。你可以試試不同的entities有不同的透明度，看看會有怎樣的效果。/GRAPHICS命令（第14行）是用來選擇graphicsmode是FullGraphicsMode還是PowerGraphicsMode。ANSYS有兩種的graphicsmodes：PowerGraphicsMode是比較簡化、比較快的模式（內(nèi)定是此模式），而較複雜、較快的模式稱為FullGraphicsMode。大部分得時候你在內(nèi)定的PowerGraphicsMode下操作就可以了，但是有少數(shù)的命令，必須在FullGraphicsMode下才干操作，此時就必須利用/GRAPHICS命令切換到FullGraphicsMode。第15、16、17、18這四個命令都是跟X-YPlot有關(guān)的。/AXLAB命令（第15行）是給X軸一個label。/GRID命令（第16行）個是用來控制是否要繪網(wǎng)格。/XRANGE命令（第17行）及/YRANGE命令（第18行）是分別用來改變X軸及Y軸的範(fàn)圍的。7.3.8/POST1“GETItems”*GET,Par,Entity,ENTNUM,Item1,IT1NUM我們在Sec.7.2.3介紹過*GET命令：你可以直接到Database裡去獲取某一個值（由Entity,ENTNUM,Item1,IT1NUM四個參數(shù)決定），然後存在一個變數(shù)中（Par）。Figure7-7收拾了一些在/POST1模組中可以獲取的重要的items，我們不決定個別去討論，細(xì)節(jié)你必須自行參閱Ref.5,*GET。在此僅舉個例子來說明，當(dāng)你要去獲取某一個節(jié)點X方向的應(yīng)力時，你可以輸入*GET,SX,NODE,n,S,X，其中SX是你自訂的變數(shù)名稱，n是該節(jié)點的編號。再舉一個例子，我們知道ElementTable可以做排序的工作，排序後最大值及最小值會儲存在Database，你可以透過*GET命令去取得最大值或是最小值。譬如你要取得最大值（假設(shè)欲存入SMAX變數(shù)），及此最大值相對的元素編號（假設(shè)欲存入EMAX變數(shù)），可以使用下列命令：*GET,SMAX,SORT,,MAX*GET,EMAX,SORT,,IMAXEntityENTNUMItem1IT1NUMDescriptionNODENUX,Y,Z,SUMStructuraldisplacementROTX,Y,Z,SUMStructuralrotationRFFX,FY,FZ,MX,MY,MZReactionforceormomentSX,Y,Z,XY,YZ,XZComponentstress1,2,3,INT,EQVPrincipalstressEPTOX,Y,Z,XY,YZ,XZTotalstrain(EPEL+EPPL+EPCR)1,2,3,INT,EQVEPELX,Y,Z,XY,YZ,XZElasticstrain1,2,3,INT,EQVEPPLX,Y,Z,XY,YZ,XZPlasticstrain1,2,3,INT,EQVEPCRX,Y,Z,XY,YZ,XZCreepstrain1,2,3,INT,EQVEPTHX,Y,Z,XY,YZ,XZThermalstrain1,2,3,INT,EQVELEMNSERR(blank)StructuralerrorenergyVOLU(blank)ElementvolumeETABLabElementtableitemLabSMISCSnumElementsummablemiscellaneousdataNMISCSnumElementnon-summablemiscellaneousdataSORT(blank)MAX(blank)MaximumvalueoflastsorteditemMIN(blank)MinimumvalueoflastsorteditemIMAX(blank)IDnumberwheremaximumvalueoccursIMIN(blank)IDnumberwhereminimumvalueoccursSSUM(blank)ITEMLabValueofitemLabfromlastSSUMcommandPATH(blank)MAXLabMaximumvalueofpathitemLabMINLabMinimumvalueofpathitemLabPLNSOL(blank)MAX(blank)MaximumvalueofiteminlastcontourdisplayMIN(blank)MinimumvalueofiteminlastcontourdisplayPRERR(blank)SEPC(blank)StructuralpercenterrorinenergynormFigure7-7/POST1“GETItems”朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第7.4節(jié)歷時後處理Time-HistoryPostprocessing7.4.1/POST26基本命令0102030405060708091011NSOL,NVAR,NODE,Item,Comp,Name

ESOL,NVAR,ELEM,NODE,Item,Comp,Name

RFORCE,NVAR,NODE,Item,Comp,Name

PLVAR,NVAR1,NVAR2,...,NVAR10

PRVAR,NVAR1,NVAR2,...,NVAR6

XVAR,N

EXTREM,NVARPLCPLX,KEY

PRCPLX,KEY

PLTIME,TMIN,TMAX

PRTIME,TMIN,TMAX以上是在/POST26模組中，最常使用的一些命令，無數(shù)應(yīng)用上，我們使用這個命令就足夠了。記住，/POST1模組是在處理某一時間點的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，你可以繪出反應(yīng)值在空間的