workbenchDS80第4章静力分析

《workbenchDS80第4章静力分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《workbenchDS80第4章静力分析（62页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、静力结构分析静力结构分析第四章第四章ANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-2序言序言在在DS中关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面中关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面:几何模型和单元几何模型和单元 接触以及

2、装配类型接触以及装配类型 环境（包括载荷及其支撑）环境（包括载荷及其支撑）求解类型求解类型 结果和后处理结果和后处理本章当中所讲到的功能同样适用与本章当中所讲到的功能同样适用与ANSYS DesignSpace Entra 及其以上版本及其以上版本.本章当中的一些选项可能需要高级的本章当中的一些选项可能需要高级的licenses，但是这些都没有提但是这些都没有提到。到。模态，瞬态和非线性静力结构分析在这里没有讨论，但是在相关的模态，瞬态和非线性静力结构分析在这里没有讨论，但是在相关的章节当中将会有所阐述。章节当中将会有所阐述。ANSYS Workbench-SimulationANSYS Wo

3、rkbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-3线性静力分析基础线性静力分析基础线性静力结构分析是用来分析结构在给定静力载荷作用下的响应线性静力结构分析是用来分析结构在给定静力载荷作用下的响应。结构的位移、反力、应力以及应变是分析者比较关心的。结构的位移、反力、应力以及应变是分析者比较关心的。通

4、用的运动方程如下所示通用的运动方程如下所示:其中其中 M 是质量矩阵是质量矩阵,C 是阻尼矩阵是阻尼矩阵,K 是刚度系数矩阵是刚度系数矩阵,x 是位移矢量是位移矢量,F 力矢量力矢量由于这里讨论的是静力分析，所有与时间相关的选项都被清除，由于这里讨论的是静力分析，所有与时间相关的选项都被清除，得到以下方程式：得到以下方程式：tFxKxCxM FxKANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simul

5、ationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-4线性静力分析基础线性静力分析基础在线性静力结构分析当中，位移矢量在线性静力结构分析当中，位移矢量 x 通过下面的矩阵方程得通过下面的矩阵方程得到到:在分析当中涉及到以下假设条件在分析当中涉及到以下假设条件:K 必须是连续的必须是连续的 假设为线弹性材料假设为线弹性材料 小变形理论小变形理论 可以包括部分非线性边界条件可以包括部分非线性边界条件 F 为静力载荷为静力载荷 不考虑随时间变化的载荷不考虑随时间变化的载荷 不考虑惯性（

6、如质量，阻尼等等）影响不考虑惯性（如质量，阻尼等等）影响在线性静力分析中，记住这些假设是很重要的。非线性分析和动在线性静力分析中，记住这些假设是很重要的。非线性分析和动力学分析将在随后的章节中给予讨论。力学分析将在随后的章节中给予讨论。FxKANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析Feb

7、ruary 2,2004Inventory#0020104-5A.几何结构几何结构在结构分析当中，可以使用所有在结构分析当中，可以使用所有DS支持的几何结构类型支持的几何结构类型.对于壳体，在几何菜单下厚度选项是必须要对于壳体，在几何菜单下厚度选项是必须要 指定的。指定的。梁的截面形状和方向在梁的截面形状和方向在 DM已经指定并且可以自动的传到已经指定并且可以自动的传到DS模型模型当中。当中。对于线性体，仅仅可以得到位移结果对于线性体，仅仅可以得到位移结果.ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDesignSpacexProfessionalxS

8、tructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-6 应用原理应用原理在在DS中应用以下原理中应用以下原理:利用利用10节点的四面体单元和节点的四面体单元和20节点

9、的六面体单元划分实体节点的六面体单元划分实体 SOLID187 及及 SOLID186 壳体利用壳体利用4节点的四边形壳单元来划分节点的四边形壳单元来划分 SHELL181 需要定义实常数需要定义实常数 截面（和偏置）不需要定义截面（和偏置）不需要定义 梁利用梁利用2节点的梁单元划分节点的梁单元划分 BEAM188（需要定义方向关键点）需要定义方向关键点）支持截面的定义及其偏置支持截面的定义及其偏置Advanced ANSYS DetailsANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulatio

10、nANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-7 材料属性材料属性在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。松比。材料输入在材料输入在“Engineering Data”菜单下菜单下,并且在每个并且在每个“Geometry”菜单下都有材料的配给选项。菜单下都有材料的配给选项。假如有任何惯性载荷，密度是必须

11、要定义的。假如有任何惯性载荷，密度是必须要定义的。热膨胀系数和传热系数在有热载荷的时候需要指定热膨胀系数和传热系数在有热载荷的时候需要指定 在在 ANSYS 的结构模块下没有热载荷选项的结构模块下没有热载荷选项 在选定应力结果提取工具的时候，应力极限需要指定在选定应力结果提取工具的时候，应力极限需要指定 假如打开疲劳分析是需要定义疲劳的假如打开疲劳分析是需要定义疲劳的 需要需要 Fatigue Module add-on license 特定的载荷以及结果提取工作将在后面讨论特定的载荷以及结果提取工作将在后面讨论ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace Entr

12、axDesignSpacexProfessionalxStructural/Mechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-8B.装配体装配体 实体接触实体接触当输入实体的组合体时，

13、两个实体之间自动生成接触。当输入实体的组合体时，两个实体之间自动生成接触。面对面接触允许在两个实体边界上的不匹配的单元划分面对面接触允许在两个实体边界上的不匹配的单元划分 用户可以在用户可以在“Contact”菜单下，指定探测自动接触距离的滑块来控菜单下，指定探测自动接触距离的滑块来控制容差制容差ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulat

14、ionANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-9 装配体装配体 实体接触实体接触在在DS中，在每个接触对中都要定义目标面和接触面。中，在每个接触对中都要定义目标面和接触面。接触区域的其中一个表面构成接触区域的其中一个表面构成“接触接触”面，此区域的另一个表面构面，此区域的另一个表面构 成成“目标目标”面。面。接触中利用目标面

15、的渗透量（在给定容差范围内）来限制接触面上接触中利用目标面的渗透量（在给定容差范围内）来限制接触面上的积分点。但是其相反的情况是不正确的。的积分点。但是其相反的情况是不正确的。当一个面为目标面而另一个面为接触面时称为不对称接触。而当两面都当一个面为目标面而另一个面为接触面时称为不对称接触。而当两面都为接触面或者目标面时则称为对称接触，因为任何一边都可以渗透到另为接触面或者目标面时则称为对称接触，因为任何一边都可以渗透到另一边。一边。在缺省情况下，在缺省情况下，DS对组合体定义的是对称接触。对组合体定义的是对称接触。对于对于 ANSYS Professional licenses 以及结构以及结

16、构 模块，用户需要根据上述的将其改变成非对称模块，用户需要根据上述的将其改变成非对称 接触。接触。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraDesignSpace/ProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Sim

17、ulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-10 装配体装配体 实体接触实体接触四种接触类型可供选择：四种接触类型可供选择：绑定的和不分离的接触是最基础的线性行为，仅仅绑定的和不分离的接触是最基础的线性行为，仅仅 需要一次迭代需要一次迭代 无摩擦以及粗糙接触是非线性行为，需要多次迭代。无摩擦以及粗糙接触是非线性行为，需要多次迭代。但是，需要注意的是仍然利用了小变形理论的假设。但是，需要注意的是仍然利用了小变形理论的假设。当需要利用这些选项时，可以在相应的菜单下设定当需要利用这些选项时，可以在相应的菜单下设定 “Actu

18、al Geometry(and Specified Offset)”或或 “Adjusted to Touch”，其中允许用户调整其中允许用户调整ANSYS 模型的间隙到模型的间隙到 刚刚接触刚刚接触 的位置的位置ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxContact TypeIterationsNormal Behavior(Separation)Tangential Behavior(Sliding)Bonded1ClosedC

19、losedNo Separation1ClosedOpenFrictionlessMultipleOpenOpenRoughMultipleOpenClosedANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-11 装配体装配体 实

20、体接触实体接触 对于高级用户，接触的另外一些选项对于高级用户，接触的另外一些选项可以进行修改可以进行修改 方程式可以从方程式可以从“Pure Penalty”修改到修改到“Augmented Lagrange”或者或者“MPC”.“MPC”仅仅适用于绑定的接触仅仅适用于绑定的接触“Augmented Lagrange”应用于规则的应用于规则的 ANSYS模型中模型中 在绑定的接触中，纯粹的罚函数法可以想象为在绑定的接触中，纯粹的罚函数法可以想象为在接触面间施加了十分大的刚度系数来阻止相在接触面间施加了十分大的刚度系数来阻止相对滑动。这个结果是在接触面间的相对滑动可对滑动。这个结果是在接触面间的

21、相对滑动可以忽略的情况下得到的。以忽略的情况下得到的。MPC 方程当中对接触面间的相对运动定义了方程当中对接触面间的相对运动定义了约束方程，因此没有相互的滑动。这个方程经约束方程，因此没有相互的滑动。这个方程经常作为罚函数法的最好的替代。常作为罚函数法的最好的替代。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraDesignSpaceProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbenc

22、h-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-12 装配体装配体 实体接触实体接触高级选项高级选项（续（续）:如第三章所述，如第三章所述，pinball region可以自己定义可以自己定义和显示出来和显示出来 pinball region定义了近距离开放式接触的位置定义了近距离开放式接触的位置。而超出。而超出pinball region 范围之外的为远距离

23、开范围之外的为远距离开放式接触放式接触。最初，最初，pinball region 作为十分有效的接触探测作为十分有效的接触探测器使用，但是它也用于其它方面，例如绑定接触器使用，但是它也用于其它方面，例如绑定接触等。等。对于绑定或者不分离的接触，假如间隙或者渗透对于绑定或者不分离的接触，假如间隙或者渗透小于小于pinball region，则间隙则间隙/渗透自动被删除。渗透自动被删除。其它的高级选项将在以后的章节中讨论。其它的高级选项将在以后的章节中讨论。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraDesignSpaceProfessionalxStruc

24、turalxMechanical/MultiphysicsxIn this case,the gap between the two parts is bigger than the pinball region,so no automatic gap closure will be performed.ANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-S

25、imulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-13 装配体装配体 实体接触实体接触在在ANSYS中，实体表面接触对固定的划分为中，实体表面接触对固定的划分为CONTA174和和 TARGE170单元。单元。缺省情况下，纯粹的罚函数法是用于生成的对称接触对之间的相对缺省情况下，纯粹的罚函数法是用于生成的对称接触对之间的相对接触刚度为接触刚度为10的情况下。的情况下。对于绑定和不分离接触，假如在对于绑定和不分离接触，假如在pinball region内则任何几何形状的内则任何几何形状的渗透和空隙都被忽略掉。渗透和空隙都被

26、忽略掉。对于无摩擦或者粗糙的接触，对于无摩擦或者粗糙的接触，认为认为“actual geometry”对任何初始对任何初始的间隙和渗透是斜坡递增的，而的间隙和渗透是斜坡递增的，而“adjust to touch”利用自动的利用自动的CNOF闭合间隙闭合间隙 仅存在绑定和不分离接触的情况下仅存在绑定和不分离接触的情况下NEQIT设置为设置为1；而在其它情况下；而在其它情况下通常其值设置较大（大概通常其值设置较大（大概15-40，根据模型情况而定）。，根据模型情况而定）。Contact TypeKEYOPT(2)KEYOPT(5)KEYOPT(9)KEYOPT(12)Bonded1015No Se

27、paration1014Frictionless,Actual Geometry1020Frictionless,Adjusted to Touch1110Rough,Actual Geometry1021Rough,Adjusted to Touch1111Advanced ANSYS DetailsANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Si

28、mulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-14 装配体装配体面与实体接触面与实体接触ANSYS Professional1 licenses 及其以上版本支持壳和实体的及其以上版本支持壳和实体的混合装配体混合装配体 允许十分复杂的组合体，在应用中利用了壳的优点允许十分复杂的组合体，在应用中利用了壳的优点 更多的接触选项可供用户选择更多的接触选项可供用户选择 可以进行接触的后处理操作（后面有介绍）可以进行接触的后处理操作（后面有介绍）ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace Entra

29、DesignSpaceProfessionalx1StructuralxMechanical/Multiphysicsx1 For ANSYS Professional,surface contact supported with ANSYS 8.0 Service Pack 1 and aboveANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simu

30、lation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-15 装配体装配体面与实体接触面与实体接触边缘接触是生成接触的一个子步边缘接触是生成接触的一个子步 包括壳面或者实体边的接触，只有定义绑定或不包括壳面或者实体边的接触，只有定义绑定或不分离的接触类型。分离的接触类型。对于包括壳边缘的接触，只能定义对于包括壳边缘的接触，只能定义MPC 形式的绑形式的绑定行为。定行为。对于以对于以MPC为基础的绑定接触，用户可以将搜索器为基础的绑定接触，用户可以将搜索器设定为目标法向或是设定为目标法向或是pinball region（这种方法需要这

31、种方法需要给定多点的约束）。给定多点的约束）。假如存在间隙（这在壳的组合体中经常出现），假如存在间隙（这在壳的组合体中经常出现），pinball region 可以用来作为探测越过间隙的接触可以用来作为探测越过间隙的接触探测器。探测器。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraDesignSpaceProfessionalx1StructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationAN

32、SYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-16 装配体装配体面与实体接触面与实体接触DS中规定，当存在一个边缘（实体或壳边缘）时，在非对称接触中规定，当存在一个边缘（实体或壳边缘）时，在非对称接触定义中导致定义中导致CONTA175划分边缘而划分边缘而TARGE170划分边缘或者面。划分边缘或者面。包括边缘的接触缺省情况下均用纯粹的罚函数法求解包括边缘的接触缺省情况下均用纯粹的罚函

33、数法求解 包括壳边缘的接触利用包括壳边缘的接触利用MPC方程式法。如果探测器为方程式法。如果探测器为“pinball region”时，设置时，设置TARGE170单元的单元的KEYOPT(5)=4，利用，利用“target normal”取代之。取代之。对于绑定接触（缺省情况下），设定对于绑定接触（缺省情况下），设定KEYOPT(12)=5以及以及EYOPT(9)=1。对于壳面与其它面接触，可以利用对于壳面与其它面接触，可以利用 CONTA174和和TARGE170单元定义单元定义 标准的面标准的面-面接触对。面接触对。Example of Design Simulation-generat

34、ed edge-to-edge contact,which results in CONTA175 on one edge and TARGE170 on the other.Advanced ANSYS DetailsANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,200

35、4Inventory#0020104-17 装配体装配体 接触总结接触总结DS中接触类型及其可供的选项总结如下表所示：中接触类型及其可供的选项总结如下表所示：这个表在这个表在DS的在线帮助当中也有。利用这个张表将有助于用户决定的在线帮助当中也有。利用这个张表将有助于用户决定哪些选项可供选择。哪些选项可供选择。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraDesignSpace/ProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxContact GeometrySolid Body FaceSolid Body E

36、dgeSurface Body FaceSurface Body EdgeAll typesBonded,No SeparationBonded,No SeparationBonded onlyAll formulationsAll formulationsAll formulationsMPC formulationSymmetry respectedAsymmetric onlySymmetry respectedAsymmetric onlyBonded,No SeparationBonded,No SeparationBonded onlyAll formulationsAll for

37、mulationsMPC formulationAsymmetric onlyAsymmetric onlyAsymmetric onlyBonded,No SeparationBonded onlyAll formulationsMPC formulationSymmetry respectedAsymmetric onlyBonded onlyMPC formulationAsymmetric onlySolid Body FaceSolid Body EdgeSurface Body FaceSurface Body EdgeANSYS Workbench-SimulationANSYS

38、 Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-18 装配体装配体 焊点焊点焊点提供了一种在不连续位置处连接壳组合体的方式。焊点提供了一种在不连续位置处连接壳组合体的方式。ANSYS DesignSpace licenses不支持壳接触，因此焊点就是唯一不支持壳接触，因此焊点就是唯一定义一个

39、壳组合的方法。定义一个壳组合的方法。焊点是在焊点是在CAD软件中进行定义的。目前软件中进行定义的。目前DS只认在只认在DM和和UG当中所定当中所定义的焊点。义的焊点。焊点也可以在焊点也可以在DS中生成，但是只能在不连续的顶点处生成。中生成，但是只能在不连续的顶点处生成。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraDesignSpace StructuralxDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxDesignModelerxPro/ENGINEERUnigraphicsxSo

40、lidWorksInventorSolid EdgeMechanical DesktopCATIA V4CATIA V5ACIS(SAT)ParasolidIGESANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-19 装配体装配体

41、 焊点焊点焊点通过定义一组焊点通过定义一组BEAM188单元生成。焊点是定义一个梁单元单元生成。焊点是定义一个梁单元，而焊点的顶部和底部通过定义许多，而焊点的顶部和底部通过定义许多蜘蛛网蜘蛛网状的梁单元与壳状的梁单元与壳或实体单元连接。或实体单元连接。BEAM188单元与底部单元有相同单元与底部单元有相同 的材料属性，但是对于适当的环状的材料属性，但是对于适当的环状 截面有半径截面有半径r=5*底部壳单元厚度。底部壳单元厚度。右图所示为两组壳单元之间的焊右图所示为两组壳单元之间的焊 点在半透明下的形状。点在半透明下的形状。Advanced ANSYS DetailsANSYS Workbenc

42、h-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-20C.载荷及支撑载荷及支撑这里有四种结构载荷的类型可供选择：这里有四种结构载荷的类型可供选择：惯性载荷惯性载荷 这些载荷作用在整个系统中这些载荷作用在整个系统中 需要用到质量的时候密度是必须的需要用到质量的时

43、候密度是必须的 结构载荷结构载荷 这种载荷是作用在系统部分结构上的力或者力矩这种载荷是作用在系统部分结构上的力或者力矩 结构支撑结构支撑 这些是利用约束来防止部分范围内的移动这些是利用约束来防止部分范围内的移动 热载荷热载荷 从结构上讲，热载荷会导致温度区域生成并且在整个模型上引起热扩散从结构上讲，热载荷会导致温度区域生成并且在整个模型上引起热扩散。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDesignSpacexProfessionalxStructural/Mechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-Simul

44、ationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-21 加速度与重力加速度加速度与重力加速度系统中可以定义加速度系统中可以定义加速度 加速度以长度比上时间的平方为单位作用在整个模型上。加速度以长度比上时间的平方为单位作用在整个模型上。用户通常对方向的符号感到迷惑。假如加速度

45、突然施加到系统上，用户通常对方向的符号感到迷惑。假如加速度突然施加到系统上，惯性将阻止加速度所产生的变化，从而惯性力的方向与所施加的加惯性将阻止加速度所产生的变化，从而惯性力的方向与所施加的加速度的方向相反。速度的方向相反。加速度可以通过定义部件或者矢量进行施加。加速度可以通过定义部件或者矢量进行施加。标准的地球重力可以作为一个载荷施加。标准的地球重力可以作为一个载荷施加。其值为其值为 9.80665 m/s2（在国际单位制中）在国际单位制中）标准的地球重力载荷方向可以沿总体坐标轴的任何一个轴。标准的地球重力载荷方向可以沿总体坐标轴的任何一个轴。由于由于“标准的地球重力标准的地球重力”是一个加

46、速度载荷，因此，如上所述，需是一个加速度载荷，因此，如上所述，需要定义与其实际相反的方向得到重力的作用力。要定义与其实际相反的方向得到重力的作用力。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Sim

47、ulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-22 旋转速度旋转速度旋转速度是另一个可以实现的惯性载荷旋转速度是另一个可以实现的惯性载荷 整个模型围绕一根轴在给定的速度下旋转整个模型围绕一根轴在给定的速度下旋转 可以通过定义一个矢量来实现，应用几何结构定义的轴以及定义的可以通过定义一个矢量来实现，应用几何结构定义的轴以及定义的旋转速度旋转速度 可以通过部件来定义，在总体坐标系下指定初始和其组成部分可以通过部件来定义，在总体坐标系下指定初始和其组成部分 由于模型绕着某根轴

48、转动，因此要特别注意这个轴。由于模型绕着某根轴转动，因此要特别注意这个轴。缺省旋转速度需要输入每秒所转过的弧度值。这个可以在路径缺省旋转速度需要输入每秒所转过的弧度值。这个可以在路径“Tools Control Panel Miscellaneous Angular Velocity”里里改变成每分钟旋转的弧度改变成每分钟旋转的弧度(RPM)来代替来代替。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-Si

49、mulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-23 在在ANSYS中的惯性载荷中的惯性载荷ANSYS中的惯性载荷模拟如下所述：中的惯性载荷模拟如下所述：加速度和标准的地球重力通过加速度和标准的地球重力通过ACEL命令实现命令实现 旋转速度由旋转速度由CGLOC(定

50、义原点定义原点)以及以及 CGOMGA（定义关于定义关于 CGLOC的旋转速度）两个命令实现的旋转速度）两个命令实现Advanced ANSYS DetailsANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-24 力和压力力和压力

51、压力载荷：压力载荷：压力只能施加在表面并且通常与表面的法向一致压力只能施加在表面并且通常与表面的法向一致 正值代表进入表面（例如压缩）正值代表进入表面（例如压缩）负值代表从表面出来（例如抽气等）负值代表从表面出来（例如抽气等）压力的单位为每个单位面积上力的大小压力的单位为每个单位面积上力的大小力载荷：力载荷：力可以施加在结构的最外面，边缘或者表面。力可以施加在结构的最外面，边缘或者表面。力将分布到整个结构当中去。这就意味着假如力将分布到整个结构当中去。这就意味着假如 一个力施加到两个同样的表面上，每个表面将一个力施加到两个同样的表面上，每个表面将 承受这个力的一半。力单位为质量乘以长度比承受这

52、个力的一半。力单位为质量乘以长度比 上时间的平方上时间的平方。力可以通过定义矢量，大小以力可以通过定义矢量，大小以 及分量来施加。及分量来施加。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simul

53、ationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-25 螺栓载荷螺栓载荷螺栓载荷螺栓载荷:螺栓载荷仅适用于圆柱形表面。其径向分量将根据投影面积来分布螺栓载荷仅适用于圆柱形表面。其径向分量将根据投影面积来分布压力载荷。径向压力载荷的分布如下图所示。轴向载荷分量沿着圆压力载荷。径向压力载荷的分布如下图所示。轴向载荷分量沿着圆周均匀分布。周均匀分布。一个圆柱表面只能施加一个螺栓载荷。假如一个圆柱表面切分为两一个圆柱表面只能施加一个螺栓载荷。假如一个圆柱表面切分为两个部分，那么在施加螺

54、栓载荷的时候一定要保证这两个柱面都要选个部分，那么在施加螺栓载荷的时候一定要保证这两个柱面都要选中。中。载荷的单位同力的单位载荷的单位同力的单位 螺栓载荷可以通过矢量和幅值或螺栓载荷可以通过矢量和幅值或 者部件来定义。者部件来定义。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANS

55、YS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-26 力矩载荷力矩载荷力矩载荷力矩载荷:对于实体，力矩可以施加在任意表面对于实体，力矩可以施加在任意表面 假如选择了多个表面，那么力矩将分摊在这些表面上。假如选择了多个表面，那么力矩将分摊在这些表面上。力矩可以用矢量及其大小或者分量来定义。当用矢量力矩可以用矢量及其大小或者分量来定义。当用矢量 表示时，其遵守右手法则。表示时，其遵守右手法则。

56、在实体表面，力矩也可以施加在顶点或边缘，这与通过矢量或部件在实体表面，力矩也可以施加在顶点或边缘，这与通过矢量或部件定义的以表面为基础的力矩类似。定义的以表面为基础的力矩类似。力矩的单位为力乘上长度。力矩的单位为力乘上长度。ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS W

57、orkbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-27 平移载荷平移载荷平移载荷平移载荷:允许用户在面上施加偏置的力允许用户在面上施加偏置的力 用户设定力的初始位置（利用顶点，圆或者用户设定力的初始位置（利用顶点，圆或者x,y,z的坐标）的坐标）力可以通过向量和幅值或者分量来定义力可以通过向量和幅值或者分量来定义 这个在面上将得到一个等效的力加上由于偏置的力所引起的力矩这个在面上将得到一个等效的力加

58、上由于偏置的力所引起的力矩 这个力分布在表面上，但是包括了由于偏置力而引起的力矩这个力分布在表面上，但是包括了由于偏置力而引起的力矩 力的单位为质量力的单位为质量*长度长度/时间时间2ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationA

59、NSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-28 ANSYS中的结构载荷中的结构载荷ANSYS 模拟的结构载荷如下模拟的结构载荷如下:压力通过命令压力通过命令SF,PRES 直接施加在表面上直接施加在表面上 在顶点和边缘上的力作为节点力通过命令在顶点和边缘上的力作为节点力通过命令F,FX/FY/FZ施加施加 施加在面上的力如同压力施加在表面效应单元施加在面上的力如同压力施加在表面效应单元SURF154在在KEYOPT(11)=2情况

60、下的表面情况下的表面5一样一样 KEYOPT(11)=2 应用于整个表面应用于整个表面,包括切向部分包括切向部分 螺栓载荷沿着半个受压缩的圆柱面，作为压力施加在表面效应单元螺栓载荷沿着半个受压缩的圆柱面，作为压力施加在表面效应单元154的表面的表面5上上 KEYOPT(11)=0 利用阴影面积利用阴影面积w比上切线部分面积比上切线部分面积 壳的顶点或边缘上的力矩通过节点命令壳的顶点或边缘上的力矩通过节点命令F,MX/MY/MZ 来施加来施加Advanced ANSYS DetailsANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSY

61、S Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-29 ANSYS中的结构载荷中的结构载荷表面上的力矩载荷通过定义表面约束来实现表面上的力矩载荷通过定义表面约束来实现 表面约束是表面约束是RBE3型分布载荷型分布载荷 表面表面CG上的主节点通过设定上的主节点通过设定KEYOPT(2)=1和和 KEYOPT(4)=xxx000的的TARGE17

62、0单元来定义单元来定义 表面通过设定表面通过设定 KEYOPT(2)=2,KEYOPT(4)=1,KEYOPT(12)=5的的 CONTA174单元来定义单元来定义 主节点上力矩作为节点载荷来施加主节点上力矩作为节点载荷来施加Remote force 载荷通过定义表面约束来施加载荷通过定义表面约束来施加 表面约束是表面约束是RBE3类型的分布力类型的分布力 力的主节点的初始定义是通过力的主节点的初始定义是通过TARGE170 单元设置单元设置 KEYOPT(2)=1 KEYOPT(4)=000 xxx得到的得到的 通过设置通过设置CONTA174单元的单元的KEYOPT(2)=2,KEYOPT

63、(4)=1,KEYOPT(12)=5得到表面得到表面 力作为节点载荷施加在主节点上力作为节点载荷施加在主节点上Advanced ANSYS DetailsANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-30 约束（常规）约束（常规

64、）固定约束固定约束:在顶点，边缘或面上约束所有的自由度在顶点，边缘或面上约束所有的自由度 对于实体，限制对于实体，限制x,y和和z的平移的平移 对于壳和梁，限制对于壳和梁，限制x,y和和z的平移和转动的平移和转动给定位移给定位移:在顶点，边缘或面上给定已知的位移在顶点，边缘或面上给定已知的位移 允许在允许在x,y和和z方向给予强制位移方向给予强制位移 输入输入“0”代表此方向上即被约束代表此方向上即被约束 不设定某个方向的值则意味着实体在这个方向上自由运动不设定某个方向的值则意味着实体在这个方向上自由运动ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDe

65、signSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-31 约束约束（实体）（实体）无摩擦约束无摩擦约束:在面上施加法向

66、约束在面上施加法向约束 对于实体，这个约束可以用施加一个对称边面界条件来实现，因为对于实体，这个约束可以用施加一个对称边面界条件来实现，因为对称面等同于法向约束对称面等同于法向约束圆柱面约束圆柱面约束:施加在圆柱表面施加在圆柱表面 用户可以指定是轴向，径向或者切向约束用户可以指定是轴向，径向或者切向约束 仅仅适用于小变形（线性）分析仅仅适用于小变形（线性）分析ANSYS LicenseAvailabilityDesignSpace EntraxDesignSpacexProfessionalxStructuralxMechanical/MultiphysicsxANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-SimulationANSYS Workbench-Simulation培训手册线性静力结构分析线性静力结构分析February 2,2004Inventory#0020104-32 约束（实