ANSYS加载与求解.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,加载与求解,内容概览,载荷类型,节点坐标系,求解器,多载荷步,自由度约束,定义自由度值,如应力分析中的位移 或热分析的温度,集中力,点载荷,如力或热流率,表面载荷,表面的分布载荷,如压力或对流,体载荷,体或场力,如温度(引起热膨胀)或内部热生成,惯性载荷,由于结构的质量或惯性引起的载荷,如重力及旋转角速度,ANSYS,载荷类型,ANSYS,载荷类型,实体模型载荷,易于施加,与有限元模型独立,坐标系与节点和单元坐标系可能不同,不能显示所有实体模型载荷,有限元模型载荷,不便施加,跟随有限元模型,载荷显示比较直观,力载荷,对结构分析避免应力奇异,力为集中载荷,施加到节点或关键点上,适于加到梁、杆及弹簧等线单元上,节点坐标系,所有的力及其他方向相关的节点量是在节点坐标系下表达的,输入量:,力和力矩,FX,FY,FZ,MX,MY,MZ,位移约束,UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ,耦合及约束方程,等等,输出量,:,计算出的位移,UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ,反力,FX,FY,FZ,MX,MY,MZ,等等,节点坐标系,节点坐标系依附在模型的每一个节点上,缺省，节点坐标系平行于总体笛卡尔坐标系。所有施加的力和位移约束缺省都是按总体笛卡尔坐标系进行表示的。,可以将节点坐标系旋转到任意的局部坐标系上,X,Y,X,n,Y,n,X,n,Y,n,X,n,Y,n,X,n,Y,n,求解器,求解器用于求解表征结构自由度的线性方程组,一个载荷步的线性静力分析需要一次这样的求解。非线性或瞬态分析要求几十上百甚至数千次这样的求解,求解器,ANSYS,的求解器可以分为两种类型,:,直接消去求解器,波前,Sparse,迭代求解器,PCG(,预条件共轭梯度,),ICCG(,不完全的乔里斯基共轭梯度,),JCG(,雅可比共轭梯度,),并行求解器,(,需要特殊的授权文件,),AMG(Algebraic,Multigrid,),DDS,(,分布区域求解器,),求解器,直接消去求解器,如下进行计算,:,1.,形成单个单元矩阵,2.,读入第一个单元的自由度,3.,消去任何已知的或可用其他自由度表达的自由度,然后将方程写到,.tri,文件中。剩余的自由度构成波前,4.,对所有单元重复步骤,2,和3直到所有自由度都已消去。,.tri,文件现在包含对角化矩阵,5.,通过回代计算自由度解,然后利用单元矩阵计算单元解,形成单元矩阵,组集并对角化,总体矩阵,回代求解,.,emat,file,.,tri,file,results,file,求解器,波前是求解器在三角化过程中没有消去的剩余自由度数。将会随求解的进行而膨胀和收缩，当所有自由度都消去时最终变为零,最大波前数直接影响求解时间,ANSYS,在求解开始时自动重新对单元进行编号。,求解器,迭代求解器,如下进行求解,:,1.,形成单个单元矩阵,2.,组集总体刚度矩阵,3.,对所有自由度从零值开始迭代到收敛,4.,利用单元矩阵计算单元解,ANSYS,迭代求解器,PCG,JCG,ICCG,的不同主要在于所用的预条件类型,Formulate element,matrices,Assemble,global matrix,Iterate,to solution,.,emat,file,.,full,file,results,file,求解器,并行求解器,(,需特殊授权,),AMG(,代数多极运算,),迭代求解器可以在单处理器或多处理器环境下使用。,DDS(Distributed Domain Solver),把大模型分解为小的域，然后把这些小的域送到多处理器中处理。,求解器,多载荷步,有多个载荷条件可以这样处理,:,在一个载荷步求解所有载荷,单独施加每一个载荷条件并求解多个载荷步,多载荷步方法,利用多载荷步可以,:,将结构对每一种载荷条件的响应分离处理出来,在后处理中将这些响应以任何方式合并起来,(,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:,多个求解的方法,载荷步文件方法,多载荷步方法,多个求解的方法,在不离开求解器的情况下，顺序求解,适于批处理方式,输入或建立模型,划分网格,施加载荷,求解(载荷步 1),施加不同的载荷,求解(载荷步 2),施加不同的载荷,求解(载荷步 3),等等,查看结果,多载荷步方法,载荷步文件方法,将载荷步信息写到载荷文件中,:,Solution -Load Step Opts-Write LS File,或用,LSWRITE,命令,载荷文件命名为,jobname,.,s01,.s02,.s03,等,在所有载荷写出后，可用一个命令,LSSOLVE,或,Solution -Solve-From LS Files,顺序读入每一个文件并求解,输入或建立模型,划分网格,施加载荷,写载荷文件(.,s01),施加不同载荷,写载荷文件(.,s02),施加不同载荷,写载荷文件(.,s03),等等,从载荷文件求解,查看结果,