结构工程仿真技术06

石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏1/94第6讲加载与求解本讲内容：荷载及其施加荷载步及概念求解输出控制求解步之间的操作静态分析求解控制选项屈曲分析求解控制选项模态分析求解控制选项瞬态分析求解控制选项谱分析求解控制选项谐分析求解控制选项石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏2/941ANSYS荷载ANSYS荷载：约束、集中荷载、面荷载、体荷载、惯性荷载、耦合场荷载、初应力等。★荷载即可施加在几何模型（点、线、面、体）上，也可施加在有限元模型（节点、单元）上，或者二者混合使用。★施加在几何模型上的荷载独立于有限元网格，不必为修改网格而重新加载；★施加在有限元模型上且要修改网格，则必须先删除荷载再修改网格，然后重新施加荷载。★不管施加到何种模型上，在求解时荷载全部转换（自动或人工）到有限元模型上。石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏3/942施加自由度约束在结构分析中自由度共有7个，自由度的方向均依从节点坐标系。约束可施加在节点、关键点、线和面上。位置命令功能备注节点D对节点施加自由度约束在当前节点坐标系施加DLIST节点自由度约束列表查看节点自由度约束的详细信息DDELE删除节点自由度约束DSYM对节点施加对称自由度约束施加对称和反对称约束DSCALE比例缩放节点自由度约束值仅用于有限元模型施加的约束DCUM累加节点自由度约束可替代、累加和忽略3种方式关键点DK对关键点施加自由度约束关键点或关键点之间的节点DKLIST关键点自由度约束列表DKDELE删除关键点自由度约束线DL对线施加自由度约束线上所有节点，可SYMMDLLIST线自由度约束列表DLDELE删除线自由度约束面DA对面施加自由度约束面上所有节点，可SYMMDALIST面约束自由度列表DADELE删除面自由度约束转换DTRAN传到有限元模型上仅仅转换自由度约束SBCTRAN将所有边界条件传递转换自由度约束和荷载石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏4/942.1施加自由度约束-D节点自由度约束及相关命令⑴对节点施加自由度约束命令：D,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6NODE---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，则为所有适用自由度。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，转角约束位移用弧度输入。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-4D,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石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏5/942.2施加自由度约束-DSYM⑵在节点上施加对称和反对称约束命令：DSYM,Lab,Normal,KCNLab---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。Normal参数对称边界条件反对称边界条件2D3D2D3DXUX,ROTZUX,ROTZ,ROTYUYUY,UZ,ROTXYUY,ROTZUY,ROTZ,ROTXUXUX,UZ,ROTYZ---UZ,ROTX,ROTY---UX,UY,ROTZ石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏6/942.3施加自由度约束-DK关键点自由度约束及相关命令命令：DK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2,KEXPND,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6KPOI---关键点编号，也可取ALL或元件名。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删除：DKDELE,KPOI,Lab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石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏7/942.3施加自由度约束-DL对线施加自由度约束命令：DL,LINE,AREA,Lab,Value1,Value2LINE---线编号，也可为ALL（缺省）或元件名。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，缺省为包含该线的所选择面中的最小编号。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%。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。列表和删除线上自由度约束的命令分别为：列表：DLLIST,LINE删除：DLDELE,LINE,Lab石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏8/942.3施加自由度约束-DL!EX4.2对线施加约束并转换finish$/clear$/prep7et,1,95$blc4,,,10,10,10!定义单元类型、创建长方体dl,7,,ux,0.1!线7施加UX自由度约束，位移值为0.1dl,5,,all!线5施加全部自由度约束dl,11,6,symm!线11施加对称约束，面号为6dl,10,6,asym!线10施加反对称约束，面号为6dl,6,,symm!线6施加对称约束，面号缺省DLLIST!列表显式线约束信息esize,2$vmesh,all!划分单元dtran$DLIST!转换约束到有限元模型，并列表显示石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏9/942.3施加自由度约束-DL石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏10/942.3施加自由度约束-DL石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏11/942.4施加自由度约束-DA对面施加自由度约束命令：DA,AREA,Lab,Value1,Value2其中AREA为拟施加约束的面号，也可为ALL或元件名，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删除：DADELE,AREA,Lab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这两命令将几何模型施加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。石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏12/942.5施加自由度约束冲突当施加在各种图素上的自由度约束发生冲突时：★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。★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。★同时施加几何模型和有限元模型时，系统也会发出警告信息。石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏13/943施加集中荷载集中荷载及标识符为力FX,FY,FZ及力矩MX,MY,MZ。位置命令功能备注节点F对节点施加集中荷载在当前节点坐标系施加FLIST节点集中荷载列表查看节点集中荷载详细信息FDELE删除节点集中荷载FSCALE比例缩放节点集中荷载仅适用于有限元模型FCUM累加节点集中荷载可替代、累加和忽略3种方式关键点FK对关键点施加集中荷载FKLIST关键点集中荷载列表FKDELE删除关键点集中荷载转换FTRAN将几何模型上的集中荷载传到有限元模型上仅仅转换集中荷载SBCTRAN将几何模型上的所有边界条件传到有限元模型转换自由度约束和荷载石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏14/943.1施加集中荷载-F施加节点集中荷载命令：F,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINCNODE---节点编号，也可为ALL或元件名。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：FDELEf,1,fy,-10石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏15/943.2施加集中荷载-FK施加关键点集中荷载命令：FK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2其中KPOI为关键点号，也可取ALL或元件名。其余参数同F。列表与查看命令：FKLIST命令和FKDELE。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。石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏16/944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”。石家庄铁道大学研究生课程《结构工程仿真技术》讲稿--王新敏17/944施加面荷载位置命令功能备注节点SF对节点群施加面荷载由节点群确定面SFSCALE比例缩放节点群面荷载仅适用于有限元模型SFCUM累加节点群面荷载可替代、累加和忽略3种方式SFFUN定义节点号与面荷载的函数关系也可用于单元加载命令SFGRAD定义面荷载的梯度也用于单元、线、面加载命令SFLIST节点群面荷载列表SFDELE删除节点群面荷载单元SFE在单元上施加面荷载单元的任一面，各节点可不等SFBEAM在梁单元施加面荷载分布荷载、跨间集中荷载等SFELIST单元面荷载列表SFEDELE删除单元面荷载线SFL在线上施加面荷载2D面单元、壳单元SFLLIST线上面荷载列表SFLDELE删除线上面荷载面SF