【ANSYS】如何在ansys中添加壓力載荷

2016-10-17 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1問題背景

依據(jù)載荷的物理場和支持的分析類型,ansys workbench中支持的載荷類型,可以分為以下幾類:

1) Structural Loads-結(jié)構(gòu)載荷;

2)Thermal Loads-熱載荷;

3) Electric Loads-電力負(fù)荷;

4) Magnetostatic Loads-靜磁載荷;

5)Interaction Loads-交互作用載荷;

6)Explosive Initiation-爆炸萌生。

了解各個載荷使用條件,對于我們準(zhǔn)確定義邊界載荷條件,獲取較高的求解精度具有重要作用。

2結(jié)構(gòu)荷載

結(jié)構(gòu)載荷類型主要包括16類,依次為:

1) Pressure-壓;

2)Pipe Pressure-管道壓力;

3) Pipe Temperature-管道溫度;

4)Hydrostatic Pressure-液體靜壓力;

5)Fore-力;

6)Remote Force-遠程力;

7)Bearing Load-軸承載荷;

8) Bolt Pretension 螺栓預(yù)緊力;

9)Moment-力矩;

10)Generalized Plain Strain-廣義平面應(yīng)變;

11)Line Pressure-線壓力;

12) PSD Base Excitation-功率譜密度基礎(chǔ)激勵;

13)Rs Base Excitation 響應(yīng)譜基礎(chǔ)激勵;

14)Joint Load-轉(zhuǎn)動副載荷;

15) Thermal condition-熱力工況;

16)Rotating Force-旋轉(zhuǎn)力。

3Pressure-壓力載荷詳解

壓力載荷的形式可以常數(shù)形式,也可以是變化的載荷,它的方向可以是X、Y、Z方向的一個或者多個的組合,可以施加在一個或者多個平面(曲面)上。

3.1分析類型

壓力載荷支持的分析類型主要有:諧響應(yīng)分析;顯示動力學(xué);穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué);瞬態(tài)結(jié)構(gòu)動力學(xué)。

注意:對于和穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析相關(guān)聯(lián)的特征響應(yīng)分析(如特征屈曲分析或者模態(tài)分析)或諧響應(yīng)分析中(求解方法要選擇為Full),求解時會考慮壓力載荷對于剛度的影響。

3.2常規(guī)特征

本部分是介紹壓力載荷的邊界條件情況,包括使用條件、支撐限制和載荷方向的定義及幅值得定義。

3.2.1支持的分析類型

1)支持3D模型的分析,對于3D仿真模型,壓力載荷常被施加在一個或者多個面上。

2)支持2D模型分析,對于2D仿真模型,壓力載荷常被施加在一個或者多個邊上。

3.2.2支持的幾何類型

壓力載荷邊界條件支持的幾何類型有:支持實體、面體、殼體, 不支持梁、線體、電線體。

3.2.3拓?fù)?

壓力載荷支持的拓?fù)溥x擇部分如下:

1)體:不支持;

2)面:支持拓?fù)?3D.如果在定義壓力載荷的時候,多個面被選擇,相同的壓力載荷值將會被施加在所有的面上。如果一個穩(wěn)定的加壓面隨著其CAD參數(shù)發(fā)生了怎大,那么施加在這個面上的整體載荷力將會增加,但是壓力載荷仍然保持不變。

3)邊-支持拓?fù)?。?dāng)定義壓力載荷時,如果同時選擇多個邊,那么相同的壓力載荷將會被定義在這些所有被選擇的邊上·。

4)點:不支持。

5)節(jié)點:不支持。

3.3定義方式

壓力載荷的定義方式可以使用以下方式中的任意一種。

1) Normal to。支持,即面的法向。需要注意的是:

(1)在結(jié)構(gòu)分析中,你只能定義一個隨著空間變化的載荷。定義這種隨著空間變化的載荷時,你可以使用函數(shù)又或者表格。

(2)這種載荷定義方式在使用時。對于大變形分析,無論是3D面組又或是2D邊組,壓力載荷的方向會跟隨每一個載荷子步發(fā)生相應(yīng)的變化;

(3)在是3D面組又或是2D邊組施加壓力載荷時,在預(yù)應(yīng)力分析(如:預(yù)應(yīng)力諧響應(yīng)、預(yù)應(yīng)力模態(tài)、特種屈曲分析)中,施加的壓力載荷將會導(dǎo)致壓力載荷剛度,這種壓力載荷剛度會對定義的預(yù)應(yīng)力分析產(chǎn)生重要影響。原因在于,這些預(yù)應(yīng)力分析可以調(diào)用穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)求解過程的結(jié)果作為啟動點。

2) Vector。支持,該類定義方式,載荷的方向不會發(fā)生變化,但是載荷的幅值可以隨著幾何變化而發(fā)生變化。幅值和載荷的方向可以任意進行組合或者排序,定義完成后,這些載荷將會傳遞進入求解器。

3) Component。支持

4)Normal To:Real-Imaginary. 僅在諧響應(yīng)分析中支持,且定義的方向載荷中沒有相位角。

5)Components: Real-Imaginary。僅在諧響應(yīng)分析中支持,且定義的方向載荷中沒有相位角。

3.4載荷數(shù)據(jù)定義方式

載荷數(shù)據(jù)的定義方式主要有:常數(shù)、時變得數(shù)據(jù)表格、頻率變化的數(shù)據(jù)表格(僅支持諧響應(yīng)分析,默認(rèn)情況下,當(dāng)定義隨著頻率作為獨立的鼠標(biāo)進行加載時,至少需要兩個數(shù)據(jù)表格。以壓力載荷作為邊界條件的諧響應(yīng)求解中,當(dāng)求解方式為Full、lined MSUP、或者Standalone時,此時定義的隨著頻率變化的壓力載荷是完全獨立的。換句話說,載荷的幅值和相位角都可以根據(jù)頻率的定義而進行變化)、隨著空間變化的數(shù)據(jù),隨著時間發(fā)生變化的函數(shù),隨著空間發(fā)生變化的函數(shù)。

注意:諧響應(yīng)分析中,隨著空間變化的載荷和函數(shù)數(shù)據(jù)僅支持Normal to這種定義類型。

3.5邊界條件的使用

1)可以在環(huán)境菜單工具一欄,以此點擊Loads>Pressure,或者右鍵點擊環(huán)境樹或者幾何窗口,選擇Insert>Pressure。

2)定義模型的選擇方法;包括Geometry Selection或者Named selection,具體參考見“如何在ansys中添加重力加速度一文”或者“如何在ansys中添加旋轉(zhuǎn)速度載荷一文”。

3) 選擇壓力載荷的定義方法,具體注意事項見3.3節(jié)具體內(nèi)容。

4)定義載荷的幅值、坐標(biāo)系以及方向。

5)對于諧響應(yīng)分析,需要定義相位角。

3.6APDl使用注意事項

在APDL中使用時,壓力載荷作為表面載荷使用時,常使用SFE命令。在一個結(jié)構(gòu)分析中,壓力載荷可以使用的單元類型有SURF154(3D)或者SURF153(2D)單元類型,幅值(常數(shù)、表格或者函數(shù))總是在輸入文件中以表格的形式呈現(xiàn)。

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