ANSYS第4章 加载求解及后处理技术文档格式.docx
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命令:
D,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6
NODE-拟施加约束的节点号,其值可取ALL、组件名。
Lab-自由度标识符,如UX、ROTZ等。
如为ALL,则为所有适宜的自由度。
VALUE-自由度约束位移值或表式边界条件的表格名称。
VALUE2-约束位移值的第二个数,如为复数输入时,VALUE为实部,而VALUE2为虚部。
NEND,NINC-节点编号范围和编号增量,缺省时NEND=NODE,NINC=1。
Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6-其它自由度标识符,VALUE对这些自由度也有效。
各自由度的方向用节点坐标系确定,转角约束用弧度输入
例如:
D,ALL,ALL
!
对所选节点的全部自由度施加约束
D,18,UX,,,,,UY,UZ
对节点18的3个平动自由度全部施加约束
D,20,UX,1.0e-4
!
对节点20的UX施加约束,且约束位移值为1.0e-4
D,22,UX,0.1,,25,,UY,ROTY!
对节点22~25的UX,UY,ROTY施加约束,且位移值均为0.1
(2)
在节点上施加对称和反对称约束
DSYM,Lab,Normal,KCN
Lab-对称标识,如为SYMM则生成对称约束,如为ASYM则生成反对称约束。
Normal-约束的表面方向标识,一般垂直于参数KCN坐标系中的坐标方向。
其值有:
=X(缺省):
表面垂直于X方向,非直角坐标系为R方向;
=Y:
表面垂直于Y方向,非直角坐标系为θ方向;
=Z:
表面垂直于Z方向,球和环坐标系为Φ方向;
KCN-用于定义表面方向的整体或局部坐标系的参考号。
注解:
如果自己施加对称或反对称约束,可以参照如下规则:
对称约束:
约束对称面的法向平移和绕对称面两个切线的转角;
反对称约束:
约束绕对称面法线的转角和沿对称面两个切线的平移。
2.
关键点自由度约束及相关命令
DK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2,KEXPND,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6
KPOI-关键点编号,也可取ALL或组件名。
KEXPND-扩展控制参数。
如为0则仅施加约束到关键点上的节点;
如为1则扩展到关键点之间(两关键点所连线)的所有节点上,且包括关键点上的节点,当然约束位移值相同。
其余参数同D命令中的参数。
列表和删除关键点自由度约束的命令分别为:
列表:
DKLIST,KPOI-列出关键点KPOI(可以是all或组件名)上的约束条件。
删除:
DKDELE,KPOI,Lab-删除关键点KPOI
(可以是all或组件名)
上的约束条件lab
(可以是all)
。
例如:
DK,ALL,ALL
约束所选择全部关键点的全部自由度
DK,1,UY
对关键点1施加UY自由度约束,位移值为零
DK,2,UX,0.01,,,UY,ROTZ
对关键点2的UX,UY,ROTZ施加约束,且位移值均为0.01
3.
对线施加自由度约束
DL,LINE,AREA,Lab,Value1,Value2
LINE-线编号,也可为ALL(缺省)或组件名。
AREA-包含该线的面编号,并假定对称与反对称面垂直于该面,且线位于对称或反对称面内,缺省为当前选择面中包含该线的最小编号。
如不是对称或反对称约束,则此面号无意义。
Lab-自由度标识符,其值可取:
=SYMM:
对称约束,按DSYM命令的方式生成;
=ASYM:
反对称约束,按DSYM命令的方式生成;
=UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ,WRAP:
各自由度约束;
=ALL:
所有适宜的自由度约束(与单元相关)。
Value1-自由度约束位移值或表格边界条件的表格名称。
表格边界条件仅对UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ有效,且Value1=%tabname%,tbname-表格数组名。
Value2-仅对FLOTRAN分析时有用,对结构分析无意义。
该命令对线上的所有节点施加自由度约束。
而列表和删除线上自由度约束的命令分别为:
DLLIST,LINE-列出线LINE(可以是all或组件名)上的约束条件。
DLDELE,LINE,Lab-删除线LINE
示例:
EX4.2
对线施加约束并转换
finish
$/clear
$/prep7
et,1,95
$blc4,,,10,10,10
定义单元类型、创建长方体
dl,7,,ux,0.1
线7施加UX自由度约束,位移值为0.1
dl,5,,all
线5施加全部自由度约束
dl,11,6,symm
线11施加对称约束,面号为6
dl,10,6,asym
线10施加反对称约束,面号为6
dl,6,,symm
线6施加对称约束,面号缺省
DLLIST
列表显式线约束信息
esize,2
$vmesh,all
划分单元
dtran
$DLIST
转换约束到有限元模型,并列表显示
4.
对面施加自由度约束
DA,AREA,Lab,Value1,Value2
其中AREA为拟施加约束的面号,也可为ALL或组件名,其余同DL命令中的参数。
该命令对面上的所有节点施加自由度约束。
列表和删除面上自由度约束的命令分别为:
列表:
DALIST,AREA-列出面
AREA(可以是all或组件名)上的约束条件。
删除:
DADELE,AREA,Lab-删除线
AREA
5.
约束转换命令
仅转换约束自由度命令:
DTRAN
边界条件和荷载转换命令:
SBCTRAN
这两命令将施加在几何模型上的约束和荷载转换到有限元模型上。
也可不执行这两个命令而在求解时由系统自动转换。
6.自由度约束的冲突
使用DK、DL和DA命令施加的自由度约束参数可能会发生冲突,例如:
DL指定会与相邻线(有公共关键点)上的DL指定冲突;
DL指定会与任一关键点上的DK指定冲突;
DA指定会与相邻面(有公共关键点和公共线)上的DA指定冲突;
DA指定会与任一线上的DL指定冲突;
DA指定会与任一关键点上的DK指定冲突。
按下列顺序将施加到几何模型上的自由度约束转换到有限元模型上:
①按面号增加的顺序,将DA的自由度约束转换到面上的所有节点;
②按面号增加的顺序,将DA约束的SYMM和ASYM转换到面上的所有节点;
③按线号增加的顺序,将DL自由度约束转换到线上的所有节点;
④按线号增加的顺序,将DL的SYMM和ASYM约束转换到线上的所有节点;
⑤将DK自由度约束转换到关键点上的所有节点。
所以,对冲突的约束,DK命令改写DL命令,DL命令改写DA命令,施加在较大编号图素上的约束改写较低编号上的约束。
这种冲突的处理与命令执行的前后顺序没有关系,但当发生冲突时,系统会发出警告信息。
二、施加集中荷载
结构分析中的集中荷载及其标识符为力FX,FY,FZ及力矩MX,MY,MZ。
见下表。
施加节点集中荷载
F,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC
NODE-节点编号,也可为ALL或组件名。
Lab-集中荷载标识符,如FX,FY,FZ,MX,MY,MZ其中任一。
VALUE-集中荷载值或表式边界条件的表格名称。
VALUE2-集中荷载值的第二个数,如为复数输入时,VALUE为实部,而VALUE2为虚部。
NEND,NINC-节点编号范围和编号增量。
节点集中荷载列表:
FLIST
删除节点集中荷载:
FDELE
施加关键点集中荷载
FK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2
其中KPOI为关键点号,也可取ALL或组件名。
其余参数同F命令。
FKLIST命令和FKDELE命令分别列表或删除关键点集中载荷。
转换命令FTRAN仅将集中荷载转换到有限元模型的节点上。
不管在何种模型上施加集中荷载,都与节点坐标系相关。
如果尚没有生成有限元模型,因无节点存在,对节点坐标系操作无效,所施加的荷载仅与总体坐标系相关。
如果几何模型和有限元模型同时存在,则节点坐标系的设置就有效。
不管是在何时何模型上施加的荷载,如果节点坐标系重新设置了,则荷载也跟着一并改变。
所以在改变节点坐标系时应慎重,以避免出现错误。
et,1,beam4
定义单元类型
k,1
$k,2,5
$k,3,10
创建3个关键点
l,1,2
$l,2,3
创建2条线
local,12,0,,,,90!
设置12号局部坐标系,其X12轴与总体直角坐标系的Y轴相同,而其Y12轴与总体坐标系的X轴平行,但方向相反。
nrotat,all
此时对节点坐标系的操作无效
dk,1,all
约束关键点1全部自由度
fk,2,fy,-1000
在当前节点坐标系(与总体坐标系相同)中,对关键点2施加FY=-1000,其力的作用方向与总体直角坐标系的Y轴平行。
esize,1
$lmesh,all
划分网格,生成有限元模型
设置所有节点的节点坐标系与当前激活坐标系相同(12号坐标系)
LPLOT
关键点2上的FY=-1000方向与Y12轴平行,而与总体坐标系的X轴平行了(节点坐标系改变了,荷载跟着改变)
fk,3,fy,1000
在关键点3施加FY=1000,方向与Y12轴平行
f,6,fx,-1000
在节点6施加FX=-1000,其方向与X12轴平行
sbctran
转换所有边界条件到有限元模型
EPLOT
显示单元与边界条件
三、
施加面荷载
结构分析中的面荷载为压力,其标识符为PRES。
虽然线分布荷载和面分布荷载都称为压力,但对不同的单元类型,其荷载单位不尽相同。
对于2D面单元,无论面荷载施加在单元边或边界线(LINE),其荷载单位都是“力/面积”。
对于SHELL单元,施加中面法向的面荷载单位为“力/面积”,而单元边或单元边界线上的面荷载单位为“力/长度”。
对于梁单元,其分布荷载单位为“力/长度”,单元端部荷载单位为“力”。
对于3D实体单元,其面荷载的单位为“力/面积”。
有关命令见下表:
施加节点面荷载
⑴
对节点群施加面荷载
SF,Nlist,Lab,VALUE,VALUE2
Nlist-节点群,可取ALL或组件名。
Lab-面荷载标识符,结构分析为PRES。
VALUE-面荷载值或表格型面荷载的表格名称。
VALUE2-复数输入时面荷载值的第二个值。
★
对于单个节点不能使用该命令。
对于3D体单元面,由Nlist节点群能够确定多少个单元面就施加多少单元面(与几何面无关),与单元是否被单独选择无关。
利用该命令可以解决大面上局部加载的问题。
对于2D面单元,当在单元外部边界(不是单元边)上加载时,可仅选择外部边界上的节点群即可加载;
当节点群不在单元外部边界时,尚须单独选择包含这些节点的单元,否则不予施加。
面荷载的方向与单元面平行,且指向单元面边界。
该特点对于单元周边施加相同面荷载时比较简单,当然也可施加单元任一边的面荷载,但稍稍麻烦些。
EX4.4A3D单元SF加载示例
$blc4,,,10,10,20
定义单元类型,创建长方体
esize,,4
定义单元网格数目,划分单元网格
asel,s,loc,y,10
选择Y=10的几何面
nsla,s
选择与面相关的节点,但不包含面边界节点
sf,all,pres,1000
施加节点群压力荷载(力/面积),仅4个单元面
asel,s,loc,z,20
选择Z=20的面
nsla,s,1
选择与面相关的所有节点
施加节点群压力荷载(力/面积),所有单元面
示例2:
EX4.4B2D单元SF加载示例
FINISH
$/CLEAR
$/PREP7
①定义单元,创建带孔面
ET,1,82
$BLC4,,,100,200
blc4,30,60,40,80
$asba,1,2
wprota,,-90
$wpoff,,,60
$asbw,all
②切分面,以便划分网格
wpoff,,,80
$asbw,all
$wprota,,,90
wpoff,,,30
$wpoff,,,40
asbw,all
wpcsys,-1
$ESIZE,5
$AMESH,ALL
/psf,PRES,NORM,2
SF,ALL,PRES,100
对所有单元施加面荷载,即外部边界加载
sfdele,all,pres
删除上述面荷载
nsel,s,loc,0
选择X=0的节点群
sf,all,pres,1
对上述节点群施加面荷载
nsel,s,loc,x,150
选择X=15~20的节点
esln,s,1
选择上述节点能够确定的全部单元
nsel,r,loc,x,15
从中选择X=15的节点群
sf,all,pres,110
对上述节点群施加面荷载(内部单元的一边上)
nsel,s,loc,x,40,60
选择X=40~60的节点
nsel,r,loc,y,10,30
从中选择Y=10~30的节点
sf,all,pres,100
对上述节点群施加面荷载(内部单元的周边上)
lsel,s,loc,x,100
选择X=100的线
nsll,s,1$esln,s
选择与线相关的全部节点,再选择与节点相关的全部单元
nsel,s,loc,x,95
重新选择节点群(在上述单元范围内)
sf,all,pres,-100
allsel
$eplot
⑵
定义节点号与面荷载的函数关系
SFFUN,Lab,Par,Par2
Par-储存面荷载值的参数名(数组参数)。
Par2-用于复数输入时的第二个值。
该命令定义节点号与面荷载的函数关系,数组中值的位置(数组下标)表示节点号,数组值表示面荷载的大小。
该命令对于施加由其它软件计算出的节点面荷载时比较有用,但对于ANSYS自动生成的有限元模型,其节点编号由系统自动确定,显然要直接应用这种函数关系并不容易。
该命令所定义的函数关系,可用于SF和SFE命令。
EX4.5
节点号及其荷载函数
et,1,45
esize,5
定义单元尺寸,划分网格
*dim,mypres,,100
定义数组mppres
*do,i,1,100
$mypres(i)=i*10.0
$*enddo
为数组赋值
sffun,pres,mypres
(1)
定义节点号与面荷载函数关系
nsel,s,loc,y,10
$sf,all,pres,10
选择节点群,施加面荷载
SFLIST
该面荷载的节点上的值为10+i*10
*DO,I,1,100
$MYPRES(I)=I*50.0
$*ENDDO
为数组重新赋值,定义另组关系
NSEL,S,LOC,z,20
$SF,ALL,PRES,0
选择节点群,并施加面荷载
ALLSEL
$SFLIST
列表显示所有面荷载的值
⑶
定义面荷载梯度
SFGRAD,Lab,SLKCN,Sldir,SLZER,SLOPE
SLKCN-斜率坐标系的参考号,缺省为0(总体直角坐标系)。
Sldir-在SLKCN坐标系中梯度(或斜率)的方向,其值可取:
沿X方向的斜率,对非直角坐标系为R方向;
沿Y方向的斜率,对非直角坐标系为θ方向;
沿Z方向的斜率,对球或环坐标系为φ方向;
SLZER-斜率基值为0的坐标位置。
如为角度则单位为度,如果奇点在180°
,则SLZER在±
180°
之间,如果奇点在0°
,则S