安徽工业大学装备与控制系：《ANSYS及其应用》课程教学资源（PPT课件）第4章 载荷施加

第4章载荷施加 4.1载荷分类 ANSYS中的载荷可分为: ·自由度DOE-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 4.1 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 42加载方式 4.21可在实体模型或FEA模型(节点和单元)上加载 沿线均布的压力 沿单元边界均布的压力 实体模型 在关键点处约 FEA模型 在节点处约束 在关键点加集中力束 在节点加集中力

第4章 载荷施加 4.2.1 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 在关键点加集中力 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 4.22直接在实体模型加载的优点: ●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三 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 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。 均布压力转化到以线为边 沿线均布的压力 界的各单元上 雪置置置置曇」 加载到实体的载 荷自动转化到其二 所属的节点或单 实体模型元上 FA模型

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

第4章载荷施加 43加载操作 日 Solution 田 Analysis Type ●加载位移 日 Define loads a] Settings Main Menu:.-> Apply->Structural 日 Apply >Displacement-> 日 Structural 日 Displacement apal 闪0 n lines 闪0 n Areas a,1,ux,0:对线施加x方向约束(限制自由度) XOn Keypoints da,1,al,!对面1施加全约束 闪0 n Nodes dk,1,a!对线1施加全约東 A On Node Component 日 Symmetry B.C d,1,uy,0.5对节点1施加y方向强制约束 NOn lines X.. with Area dls1,a!对组合s1施加全约束 I On Areas dl,l,symm!对线1施加对称约束 园0 n Nodes d,1,1,symm!对面1上的线1施加对称约束 田 Antisymm B.C da,1,symm!对面1施加对称约束 田 Force/ oment dsym,symm,x,0,在坐标系0中对所选节点施加 注 !x方向对称约束 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

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 加载力 Main Menu:.-> Apply->Structural->Force/Moment-> 日 Apply 日 Structural apdl: f 由 Displ acement 日 Force/ loment fk,1,fx,100!对关键点1施加x方向力 WOn Keypoints f,l,fy,-100!对节点1施加力 闪0 n Nodes fs1,fy,-100对节点组合ls施加力 WOn Node Components 园 From Reactions 园 From lag Analy 4 Pressure 用于重启动分析,暂不考虑 Se命令 ●Cm命令

第4章 载荷施加 apdl: f fk,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 - APDL:SFL,1,PRES,100,!方向? 日 Structural Apply pres on lines 日 Displacement 团 Force/ Moment [SFL] Apply PRES on lines as a onstant value 日 Pressure A pn Lines IF Constant value then d on Areas VALUE Load PRES value d On Nodes d On Elements IF Constant value then 园 From Fluid Analy 列 On Beam Optional PRES values at end J of line 团 Temperature (leave blank for uniform PRES 园 Gravity 园 Pretnsn Sect 园 Gen Plane Strain 团 Other 团 Initial Condit"n 田 Load vector E Functions Cancel Hel 团 Delete 输入一个压力值即为均布载 说明:压力数值为正表示其方向指向表面益两个数值定义坡度压力

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 说明：压力数值为正表示其方向指向表面 荷, 两个数值定义坡度压力 APDL: SFL,1,PRES,100, ! 方向 ?

第4章载荷施加 500置置500 3 VALLE 500 坡度压力载荷沿起始关键点(I) 11000 线性变化到第二个关键点(J)。 500 L3 VAL|=500如果加载后坡度的方向相反,将 VALJ=1000两个压力数值颠倒即可 1000 50 3 VAL|=1000 VALJ= 500

第4章 载荷施加 VALI = 500 VALI = 500 VALJ = 1000 VALI = 1000 VALJ = 500 500 L3 500 L3 1000 500 L3 1000 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 日Appl 日 Structural AApply(Gravitational) Acceleration X 由 Displacement 田 Force/ oment [ACEL] Apply (Gravitational) Acceleration H Pressure ACELX Global Cartesian X 田 Temperature 日 Inertia ACELY Global Cartesian Y-comp 田 Angular veloc 田 Angular Acce1 ACELz Global Cartesian Z-comp 0 园 Coriolis effects 日 Gravity a Global Cancel Help E On Components d Inertia Relief ACEL0.8数值、方向?可以只加载在单元组合上 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 ⚫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 44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) F=200 ∑F=2200 应力和变形 AMAAAAAAMAAAMMAAAAAAMAAAMAAMAAAMAAAAa2 F=200 ∑F=4200 应力和变形

第4章 载荷施加 应力和变形 应力和变形 F=200 Σ F=4200 F=200 Σ 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 甘F=200由 排F100 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