ANSYS加载、求解、结果后处理.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,2001年10月1日,M4-,*,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),第 四 章:加载、求解、结果后处理,1,本章的目标是，假如已将几何模型划分网格,应如何加载、求解.,Module,Objective,Lesson,Objectives,目 标,第1课,.,载荷,4-1.,列表和分类载荷。,4-2.,在实体模型上完成下列操作:,a.,加载.,b.,校验载荷.,c.,删除载荷.,第2课.求解,4-3.,描述求解过程.,第3课.结果后处理,4-4.,描述,ANSYS,后处理中观看结果的各种功能.,4-5.,描述静力分析结果后处理的五个步骤.,2,第 1 课加 载,3,载荷分类,Objective,4-1.列表和分类载荷,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,),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),4,加载,Objective,4-2,a.,加载.,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,FEA,模型,沿单元边界均布的压力,在节点加集中力,5,加载(续),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.,直接在实体模型加载的优点,:,Guidelines,6,加载(续),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,7,加载(续),注意到这是,很长的菜单,对于结构分析，部分菜单呈暗淡灰色，表示不属于结构分析的范畴。(,ANSYS,可由模型中的单元类型识别分析类型),实体模型加载,:,Main Menu:Solution,-Loads-Apply,步骤1.,2.,3.,说明:可通过在,preferences,中选择适当的分析类型过滤菜单中的选项。,8,加载(续),输入一个,压力值即为,均布载荷,两个数值,定义,坡度压力,说明：压力数值为正表示其方向指向表面,Main Menu:Solution,-Loads-Apply Pressure On Lines,加载面力载荷,拾取,Line,9,加载(续),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。,加载面力载荷（续）,10,加载(续),轴对称载荷可加载到具有对称轴的,3-,D,结构上。,3-,D,轴对称结构可用一,2-,D,轴对称模型描述。,加载轴对称载荷,10”直径,5”半径,轴对称模型,3-,D,结构,对称轴,2001年10月1日,11,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),加载(续),加载,轴对称载荷,注意以下方面:,载荷数值(包括输出的反力)基于360度转角的,3-,D,结构。,在右图中，轴对称模型中的载荷是,3-,D,结构均布面力载荷的总量。,Total Force=2,p,r=47,124 lb.,准则,3-,D,结构,2-,D,有限元模型,Axis of symmetry,12,加载(续),在关键点加载位移约束:,加载约束载荷,Main Menu:Solution -Loads-Apply-Structural-,Displacement On,Keypoints,+,procedure,1.,2.,3.,Expansion option,可使相同的载荷加在位于两关键点连线的所有节点上,拾取,keypoints,例,要固定一边，只要拾取关键点6、7,并设置,all,DOFs,=0,和,KEXPND,=yes.,K6,K7,13,加载(续),加载约束载荷（续）,在线和面上加载位移约束:,Main Menu:Solution -Loads-Apply-Structural-,Displacement On Lines+OR On Areas+,步骤,1.,2.,3.,拾取,lines,拾取,areas,14,校验载荷,实体模型载荷显示在几何模型上(体,、,面,、,线或关键点),有限元模型载荷在画节点或单元时显示,通过,plotting,画出载荷:,Utility Menu:,PlotCtrls,Symbols.,或通过,listing,列表载荷:,Utility Menu:List Loads,步骤,1.,2.,3.,Objective,4-2,b.,校验载荷,15,将载荷转化到有限元模型上,说明:,只有到求解初始化时,，才将模型中的载荷自动转化到有限元模型中的节点和单元上。,Procedure,1.,2.,3.,下面将载荷转化到节点和单元上，不进行求解:,Main Menu:Solution -Loads-Operate,这些选项出现的信息大致相同,16,删除载荷,Main Menu:Solution -Loads-Delete,All Load Data,选项可同时删除模型中的任一类载荷。,individual entities by picking,选项只删除模型选定的载荷。,而.,Procedure,1.,2.,3.,4-2,c.,删除载荷,Objective17,删除载荷（续）,当删除实体模型时,ANSYS,将自动删除其上所有的载荷,实体模型,FEA,模型,l,删除线上的均布压力,自动删除以线为边界的各单元均布压力,记住这,一关系?,18,删除载荷（续）,两关键点的扩展位移约束载荷例外：,删除两点的约束,只删除了两角点（,CORNER,）约束，,而加载时扩展的（,inside,）,节点约束必须手工删除.,实体 模型,FEA,模型,l,19,第 2 课,求 解,20,求解,求解结果保存在数据库中并输出到结果文件,(,Jobname,.RST,Jobname,.RTH,Jobname,.RMG,or,Jobname,.RFL,),结果文件,结果数据数据库,求解器,结果,输入数据,21,求解时模型是否准备就绪?,在求解初始化前，应进行分析数据检查，包括下面内容:,统一的单位,单元类型和选项,材料性质参数,考虑惯性时应输入材料密度,热应力分析时应输入材料的热膨胀系数,实常数(单元特性),单元实常数和材料类型的设置,实体模型的质量特性(,Preprocessor Operate Calc,Geom,Items),模型中不应存在的缝隙,壳单元的法向,节点坐标系,集中、体积载荷,面力方向,温度场的分布和范围,热膨胀分析的参考温度(与,ALPX,材料特性协调?),22,求解过程:,1.,求解前保存数据库,2.,将,Output,窗口提到最前面观看求解信息,3.,Main Menu:Solution -Solve-Current LS.,进行求解,Objective,4-3.描述求解过程,Procedure,1.,2.,3.,23,进行求解(续),在求解过程中，应将,OUTPUT,窗口提到最前面。,ANSYS,求解过程中的一系列信息都将显示在此窗口中，主要信息包括:,模型的质量特性-,模型质量是精确的-质心和 质量矩的值有一定误差。,单元矩阵系数,-,当单元矩阵系数最大/最小值的比率,1.0,E8,时将预示模型中的材料性质、实常数或几何模型可能存在问题。当比值过高时，求解可能中途退出。,模型尺寸和求解统计信息,。,汇总文件和大小。,2001年10月1日,24,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),进行求解(续),没有获得结果的原因是什么?往往是求解输入的模型不完整或存在错误，典型原因有:,约束不够,!(通常出现的问题)。,当模型中有非线性单元(如缝隙,gaps、,滑块,sliders、,铰,hinges、,索,cables,等），整体或部分结构出现崩溃或,“,松脱,”,。,材料性质参数有负值,如密度或瞬态热分析时的比热值。,未约束铰接结构,，,如两个水平运动的梁单元在竖直方向没有约束。,屈曲,-,当应力刚化效应为负（压）时，在载荷作用下整个结构刚度弱化。如果刚度减小到零或更小时，求解存在奇异性，因为整个结构已发生屈曲。,2001年10月1日,25,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),第 3 课结果后处理,26,结果的绘图和列表,ANSYS,有两个后处理器:,通用后处理器,(即“,POST1”),只能观看整个模型在某一时刻的结果,(,如：结果的照相,“,snapshot”).,时间历程后处理器,(即“,POST26”),可观看模型在不同时间的结果。但此后处理器只能用于处理瞬态和/或动力分析结果。,在这一课只讨论通用后处理器,Objective,4-4.介绍,ANSYS,后处理功能,27,结果的绘图和列表,(,续),静力分析结果后处理的步骤主要包括1.,绘变形图,2.,变形动画,3.,支反力列表,4.,应力等值线图,5.,网格密度检查,Guidelines,Objective,4-5.介绍静力分析结果后处理的五个步骤,2001年10月1日,28,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),绘变形图,绘出结构在静力作用下的变形结果:,Main Menu:General Postprocessor Plot Results Deformed Shape.,2001年10月1日,29,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),变形动画,以动画方式模拟结构在静力作用下的变形过程:,Utility Menu:,PlotCtrls,Animate Deformed Shape.,2001年10月1日,30,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),支反力,在任一方向，支反力总和必等于在此方向的载荷总和。,节点反力列表:,Main Menu:General Postprocessor List Results Reaction Solution.,2001年10月1日,31,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),应力等值线,应力等值线方法可清晰描述一种结果在整个模型中的变化，可以快速确定模型中的,“,危险区域,”显示应力等值线:,Main Menu:General Postprocessor Plot Results -Contour Plot-Nodal Solution.,2001年10月1日,32,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),应力等值线动画,结果动画:,Utility Menu:,PlotCtrls,Animate Deformed Results,2001年10月1日,33,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),关于,PowerGraphics,的说明,PowerGraphics,特点:,快速重画、图形轮廓分明模型显示光滑、具有相片的真实感。,支持单元类型（,lines、pipes、elbows、contact,等单元）和几何实体（,lines、areas、volumes,等）,。,PowerGraphics,打开(缺省),PowerGraphics,关闭,2001年10月1日,34,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),检查网格精度,由于网格密度影响分析结果的精度，因此有必要验证网格的精度是否足够。,有三种方法进行网格精度检查：,1.,观察（,Visual inspection,）,2.,误差估计,3.,将网格加密一倍，重新求解并比较两者结果。注意:有些情况下这种做法不适用。,2001年10月1日,35,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),观察,画出,非平均（,unaveraged,）,应力等值线，例如，画出单元应力而不是节点应力。,显示每个单元的应力,寻找单元应力变化大的区域，这些区域应进行网格加密。（在,MeshTool,中对网格加密非常方便，,MeshTool,将在后面的内容介绍。）,Averaged stress contours,Unaveraged,stress contours,2001年10月1日,36,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),误差估计,ANSYS对平均应力和非平均应力采用几种不同的误差计算方法，误差估计只在进入后处理前,PowerGraphics,被关闭的情况下进行。,(,如果进入后处理后关闭,PowerGraphics,则,ANSYS,将重新计算误差因子。,),关闭,PowerGraphics,，,应力等值线图可显示应力分布和最大最小值范围，这可表明误差的大小。,通过画出结构能误差的等值线图，可显示误差较大的区域,-,这些区域需要网格加密。,画出所有单元的应力偏差图，可给出每个单元的应力误差值。,(,平均应力和非平均应力不同),2001年10月1日,37,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),应力平均,FEA,的计算结果包括通过计算直接得到的初始量和导出量。,任一节点处的,DOF,结果(,UX、UY、TEMP,等)是初始量。它们只是在每个节点计算出来的初始值。,其它量，如应力应变，是由,DOF,结果通过单元计算导出而得到的。,因此，在给定节点处，可能存在不同的应力值。这是由以与此节点相连的不同单元计算而产生的。,“,节点结果”（,nodal solution,）,画出,的是在节点处导出量的平均值，而,“,单元结果,”,（,element solution,）,画出非平均量。,在同一个节点处，相临单元计算出的结果不同。,2001年10月1日,38,ANSYS,培训教程 版本,5.5,XJTU MSSV(001128),应力平均,(,续),在弹性模量不同的材料交界处，应力分量会不连续。,(,PowerGraphics,自动考虑到这一点并对此界面不进行平均处理。,),在多数情况下，画出平均应力图，但有时要画出：,非平均单元应力显示不连续的应力,平均的节点应力显示连续的应力,39,应力平均,(,续),在不同厚度的壳单元的交界处，大多数应力会不连续。,(,PowerGraphics,自动考虑到这一点并对此界面不进行平均处理。,),非平均单元应力显示不连续的应力,平均的节点应力显示掩盖了应力的不连续性,40,应力平均,(,续),在壳单元构成的尖角或连接处，某些应力分量不连续,。,非平均单元应力显示不连续的应力,平均的节点应力显示掩盖了应力的不连续性,41,练习,-,Corner Bracket:,加载、求解、观看结果,静态分析步骤在,ANSYS Tutorials,中介绍。,Exercise,42,