结构工程仿真技术资料课件

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：本讲内容：荷载及其施加荷载及其施加荷载步及概念荷载步及概念求解输出控制求解输出控制求解步之间的操作求解步之间的操作静态分析求解控制选项静态分析求解控制选项屈曲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模态分析求解控制选项瞬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谱分析求解控制选项谐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2/941 ANSYS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，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，或者二也可施加在有限元模型（节点、单元）上，或者二 者混合使用。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；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。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。（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 在在结结构构分分析析中中自自由由度度共共有有7个个，自自由由度度的的方方向向均均依依从从节节点点坐坐标标系系。约约束束可可施加在节点、关键点、线和面上。施加在节点、关键点、线和面上。位置位置命命令令功功能能备备注注节点节点D对节点施加自由度约束对节点施加自由度约束在当前节点坐标系施加在当前节点坐标系施加DLIST节点自由度约束列表节点自由度约束列表查查看看节节点点自自由由度度约约束束的的详详细细信信息息DDELE删除节点自由度约束删除节点自由度约束DSYM对节点施加对称自由度约束对节点施加对称自由度约束施加对称和反对称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仅用于有限元模型施加的约束DCUM累加节点自由度约束累加节点自由度约束 可替代、累加和忽略可替代、累加和忽略3种方式种方式关键点关键点DK对关键点施加自由度约束对关键点施加自由度约束关键点或关键点之间的节点关键点或关键点之间的节点DKLIST关键点自由度约束列表关键点自由度约束列表DKDELE删除关键点自由度约束删除关键点自由度约束线线DL对线施加自由度约束对线施加自由度约束线上所有节点，可线上所有节点，可SYMMDLLIST线自由度约束列表线自由度约束列表DLDELE删除线自由度约束删除线自由度约束面面DA对面施加自由度约束对面施加自由度约束面上所有节点，可面上所有节点，可SYMMDALIST面约束自由度列表面约束自由度列表DADELE删除面自由度约束删除面自由度约束转换转换DTRAN传到有限元模型上传到有限元模型上仅仅转换自由度约束仅仅转换自由度约束SBCTRAN将所有边界条件传递将所有边界条件传递转换自由度约束和荷载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节点自由度约束及相关命令 对节点施加自由度约束对节点施加自由度约束命令：命令：D,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6NODE-拟施加约束的节点号，其值可取拟施加约束的节点号，其值可取ALL、组件名。、组件名。Lab-自由度标识符，如自由度标识符，如UX、ROTZ等。如为等。如为ALL，则为所有适用自由度。，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。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，约束位移值的第二个数，如为复数输入时，VALUE为实部，而为实部，而VALUE2为虚部。为虚部。NEND,NINC-节点编号范围和编号增量，缺省时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，其它自由度标识符，VALUE对这些自由度也有效。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。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：例如：D,ALL,ALL!对所选节点的全部自由度施加约束对所选节点的全部自由度施加约束D,18,UX,UY,UZ!对节点对节点18的的3个平动自由度全部施加约束个平动自由度全部施加约束D,20,UX,1.0e-4!对节点对节点20的的UX施加约束，且约束位移值为施加约束，且约束位移值为1.0e-4D,22,UX,0.1,25,UY,ROTY!对节点对节点2225的的UX,UY,ROTY施加约束，且位移值均为施加约束，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-DSYM在节点上施加对称和反对称约束在节点上施加对称和反对称约束命令：命令：DSYM,Lab,Normal,KCNLab-对称标识，对称标识，如为如为SYMM则生成对称约束，如为则生成对称约束，如为ASYM则生成反对称约束。则生成反对称约束。Normal-约约束束的的表表面面方方向向标标识识，一一般般垂垂直直于于参参数数KCN坐坐标标系系中中的坐标方向。其值有：的坐标方向。其值有：=X（缺省）：表面垂直于（缺省）：表面垂直于X方向，非直角坐标系为方向，非直角坐标系为R方向；方向；=Y：表面垂直于：表面垂直于Y方向，非直角坐标系为方向，非直角坐标系为方向；方向；=Z：表面垂直于：表面垂直于Z方向，球和环坐标系为方向，球和环坐标系为方向；方向；KCN-用于定义表面方向的整体或局部坐标系的参考号。用于定义表面方向的整体或局部坐标系的参考号。Normal参参数数对称边界条件对称边界条件反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关键点自由度约束及相关命令命令：命令：DK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2,KEXPND,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6KPOI-关键点编号，也可取关键点编号，也可取ALL或元件名。或元件名。其余参数同其余参数同D命令中的参数。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和删除关键点自由度约束的命令分别为：列表：列表：DKLIST,KPOI删除：删除：DKDELE,KPOI,Lab例如：例如：DK,ALL,ALL!约束所选择全部关键点的全部自由度约束所选择全部关键点的全部自由度DK,1,UY!对关键点对关键点1施加施加UY自由度约束自由度约束DK,2,UX,0.01,UY,ROTZ!对关键点对关键点2的的UX,UY,ROTZ施加约束，且位移值均为施加约束，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对线施加自由度约束命令：命令：DL,LINE,AREA,Lab,Value1,Value2LINE-线编号，也可为线编号，也可为ALL（缺省）或元件名。（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 反对反对 称约束，则此面号无意义。称约束，则此面号无意义。Lab-自由度标识符，其值可取：自由度标识符，其值可取：=SYMM：对称约束，按：对称约束，按DSYM命令的方式生成；命令的方式生成；=ASYM：反对称约束，按：反对称约束，按DSYM命令的方式生成；命令的方式生成；=UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ,WRAP：各自由度约束；：各自由度约束；=ALL：所有适宜的自由度约束（与单元相关）。：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 对对UXUX、UYUY、UZUZ、ROTXROTX、ROTYROTY、ROTZROTZ有效，且有效，且Value1=%tabname%。Value2-仅对仅对FLOTRAN分析时有用，对结构分析无意义。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。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：列表和删除线上自由度约束的命令分别为：列表：列表：DLLIST,LINE删除：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$blc4,10,10,10!定义单元类型、创建长方体定义单元类型、创建长方体dl,7,ux,0.1!线线7施加施加UX自由度约束，位移值为自由度约束，位移值为0.1dl,5,all!线线5施加全部自由度约束施加全部自由度约束dl,11,6,symm!线线11施加对称约束，面号为施加对称约束，面号为6dl,10,6,asym!线线10施加反对称约束，面号为施加反对称约束，面号为6dl,6,symm!线线6施加对称约束，面号缺省施加对称约束，面号缺省DLLIST!列表显式线约束信息列表显式线约束信息esize,2$vmesh,all!划分单元划分单元dtran$DLIST!转换约束到有限元模型，并列表显示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对面施加自由度约束命令：命令：DA,AREA,Lab,Value1,Value2其其中中AREA为为拟拟施施加加约约束束的的面面号号，也也可可为为ALL或或元元件件名名，其其余余同同DL命令中的参数。命令中的参数。该命令对面上的所有节点施加自由度约束。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：列表和删除面上自由度约束的命令分别为：列表：列表：DALIST,AREA删除：删除：DADELE,AREA,Lab约束转换命令约束转换命令 仅转换约束自由度命令：仅转换约束自由度命令：DTRAN 边界条件和荷载转换命令：边界条件和荷载转换命令：SBCTRAN 这这两两命命令令将将几几何何模模型型施施加加的的约约束束和和荷荷载载转转换换到到有有限限元元模模型上。也可不执行这两个命令而在求解时由系统自动转换。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：自由度约束发生冲突时：DK命令改写命令改写DL命令，命令，DL命令改写命令改写DA命令。命令。施加在较大编号图素上的约束改写较低编号上的。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。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。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集中荷载及标识符为力FX,FY,FZ及力矩及力矩MX,MY,MZ。位置位置命命令令功功能能备备注注节点节点F对节点施加集中荷载对节点施加集中荷载在当前节点坐标系施加在当前节点坐标系施加FLIST节点集中荷载列表节点集中荷载列表查看节点集中荷载详细信息查看节点集中荷载详细信息FDELE删除节点集中荷载删除节点集中荷载FSCALE比例缩放节点集中荷载比例缩放节点集中荷载仅适用于有限元模型仅适用于有限元模型FCUM累加节点集中荷载累加节点集中荷载可替代、累加和忽略可替代、累加和忽略3种方式种方式关键点关键点FK对关键点施加集中荷载对关键点施加集中荷载FKLIST关键点集中荷载列表关键点集中荷载列表FKDELE删除关键点集中荷载删除关键点集中荷载转换转换FTRAN将几何模型上的集中荷将几何模型上的集中荷载传到有限元模型上载传到有限元模型上仅仅转换集中荷载仅仅转换集中荷载SBCTRAN将将几几何何模模型型上上的的所所有有边边界条件传到有限元模型界条件传到有限元模型转换自由度约束和荷载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施加节点集中荷载施加节点集中荷载命令：命令：F,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINCNODE-节点编号，也可为节点编号，也可为ALL或元件名。或元件名。Lab-集中荷载标识符，如集中荷载标识符，如FX,FY,FZ,MX,MY,MZ其中任一。其中任一。VALUE-集中荷载值或表式边界条件的表格名称。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，集中荷载值的第二个数，如为复数输入时，如为复数输入时，VALUE为实部，而为实部，而VALUE2为虚部。为虚部。NEND,NINC-节点编号范围和编号增量。节点编号范围和编号增量。节点集中荷载列表：节点集中荷载列表：FLIST删除节点集中荷载：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施加关键点集中荷载命令：命令：FK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2其中其中KPOI为关键点号，也可取为关键点号，也可取ALL或元件名。其余参数同或元件名。其余参数同F。列表与查看命令：FKLIST命令和命令和FKDELE。转换命令：转换命令：FTRAN仅将集中荷载转换到有限元模型的节点上。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。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。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。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，其标识符为结构分析中的面荷载为压力，其标识符为PRES。虽虽然然线线分分布布荷荷载载和和面面分分布布荷荷载载都都称称为为压压力力，但但对对不不同同的的单单元元类类型，其荷载单位不同。型，其荷载单位不同。对对于于2D面面单单元元，无无论论面面荷荷载载施施加加在在单单元元边边或或边边界界线线（LINE），其荷载单位都是），其荷载单位都是“力力/面积面积”。对对于于SHELL单单元元，施施加加中中面面法法向向的的面面荷荷载载单单位位为为“力力/面面积积”，而单元边或单元边界线上的面荷载单位为，而单元边或单元边界线上的面荷载单位为“力力/长度长度”。对对于于梁梁单单元元，其其分分布布荷荷载载单单位位为为“力力/长长度度”，单单元元端端部部荷荷载载单单位为位为“力力”。对于对于3D实体单元，其面荷载的单位为实体单元，其面荷载的单位为“力力/面积面积”。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 施加面荷载位置位置命命令令功功能能备备注注节点节点SF对节点群施加面荷载对节点群施加面荷载由节点群确定面由节点群确定面SFSCALE比例缩放节点群面荷载比例缩放节点群面荷载仅适用于有限元模型仅适用于有限元模型SFCUM累加节点群面荷载累加节点群面荷载可替代、累加和忽略可替代、累加和忽略3种方式种方式SFFUN定义节点号与面荷载的函数关系定义节点号与面荷载的函数关系也可用于单元加载命令也可用于单元加载命令SFGRAD定义面荷载的梯度定义面荷载的梯度也用于单元、线、面加载命令也用于单元、线、面加载命令SFLIST节点群面荷载列表节点群面荷载列表SFDELE删除节点群面荷载删除节点群面荷载单元单元SFE在单元上施加面荷载在单元上施加面荷载单元的任一面，各节点可不等单元的任一面，各节点可不等SFBEAM在梁单元施加面荷载在梁单元施加面荷载分布荷载、跨间集中荷载等分布荷载、跨间集中荷载等SFELIST单元面荷载列表单元面荷载列表SFEDELE删除单元面荷载删除单元面荷载线线SFL在线上施加面荷载在线上施加面荷载2D面单元、壳单元面单元、壳单元SFLLIST线上面荷载列表线上面荷载列表SFLDELE删除线上面荷载删除线上面荷载面面SFA在面上施加面法向的面荷载在面上施加面法向的面荷载3D体单元、壳单元体单元、壳单元SFALIST面上面荷载列表面上面荷载列表SFADELE删除面上面荷载删除面上面荷载转换转换SFTRAN将面荷载传到有限元模型上将面荷载传到有限元模型上仅仅转换面荷载仅仅转换面荷载SBCTRAN将所有边界条件传到有限元模型将所有边界条件传到有限元模型 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18/944.1 施加面荷载-SF对节点群施加面荷载对节点群施加面荷载命令：命令：SF,Nlist,Lab,VALUE,VALUE2Nlist-节点群，可取节点群，可取ALL或元件名。或元件名。Lab-面荷载标识符，结构分析为面荷载标识符，结构分析为PRES。VALUE-面荷载值或表格型面荷载的表格名称。面荷载值或表格型面荷载的表格名称。VALUE2-复数输入时面荷载值的第二个值。复数输入时面荷载值的第二个值。对单个节点不能使用该命令。对单个节点不能使用该命令。对对3D体体单单元元面面，由由Nlist节节点点群群能能够够确确定定多多少少个个单单元元面面就就施施加加多多少少单单元元面面（与与几几何何面面无无关关），与与单单元元是是否否被被单单独独选选择择无无关关。利利用用该该命命令令可可以以解解决决大大面上局部加载的问题。面上局部加载的问题。对对于于2D面面单单元元，当当在在单单元元外外部部边边界界（不不是是单单元元边边）上上加加载载时时，可可仅仅选选择择外外部部边边界界上上的的节节点点群群即即可可加加载载；当当节节点点群群不不在在单单元元外外部部边边界界时时，尚尚须须单单独独选选择择包包含含这这些些节节点点的的单单元元，否否则则不不予予施施加加。面面荷荷载载的的方方向向与与单单元元面面平平行行，且且指指向向单单元元面面边边界界。该该特特点点对对于于单单元元周周边边施施加加相相同同面面荷荷载载时时比比较较简简单单，当当然也可施加单元任一边的面荷载，但稍稍麻烦些。然也可施加单元任一边的面荷载，但稍稍麻烦些。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19/944.1 施加面荷载-SF!EX4.4A 3D单元单元SF加载示例加载示例finish$/clear$/prep7et,1,95$blc4,10,10,20!定义单元类型，创建长方体定义单元类型，创建长方体esize,4$vmesh,all!定义单元网格数目，划分单元网格定义单元网格数目，划分单元网格asel,s,loc,y,10!选择选择Y=10的几何面的几何面nsla,s!选择与面相关的节点，但不包含面边界节点选择与面相关的节点，但不包含面边界节点sf,all,pres,1000!施加节点群压力荷载（力施加节点群压力荷载（力/面积），仅面积），仅4个单元面个单元面asel,s,loc,z,20!选择选择Z=20的面的面nsla,s,1!选择与面相关的所有节点选择与面相关的所有节点sf,all,pres,1000!施加节点群压力荷载（力施加节点群压力荷载（力/面积），所有单元面面积），所有单元面 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20/944.2 施加面荷载-SFE在单元上施加面荷载在单元上施加面荷载命令：命令：SFE,ELEM,LKEY,Lab,KVAL,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4ELEM-拟施加面荷载的单元号，也可为拟施加面荷载的单元号，也可为ALL或元件名。或元件名。LKEY-与面荷载相关的荷载控制参数，缺省为与面荷载相关的荷载控制参数，缺省为1，参见每个单元的帮助。，参见每个单元的帮助。Lab-面荷载标识符，结构分析为面荷载标识符，结构分析为PRES。KVAL-当当Lab=PRES时，时，KVAL=0或或1表示表示VAL1VAL4为压力的实部为压力的实部 KVAL=2表示表示VAL1VAL4为压力的虚部。为压力的虚部。VAL1-第一个面荷载值或表格边界条件名称，比较典型的是在面上的第第一个面荷载值或表格边界条件名称，比较典型的是在面上的第1个个 节点上，节点的顺序在单元中明确地给定。节点上，节点的顺序在单元中明确地给定。VAL2VAL4-为面上节点的第为面上节点的第2、3、4个面荷载值，如果为空，则与个面荷载值，如果为空，则与VAL1 相等；如果为相等；如果为0或其它空值则均为或其它空值则均为0；SF和和SFE比比较较而而言言，SF施施加加的的面面荷荷载载对对各各节节点点是是等等值值的的（除除非非使使用用SFFUN定定义义），而而SFE可可施施加加各各节节点点不不等等值值和和等等值值两两种种面面荷荷载载。一一般般而而言言，对对于于通通过过几几何何模模型型生生成成的的有有限限元元模模型型，通通过过SFL和和SFA命令施加荷载更加便捷，且不易出错。命令施加荷载更加便捷，且不易出错。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21/944.3 施加面荷载-SFBEAM在梁单元施加面荷载在梁单元施加面荷载命令：命令：SFBEAM,ELEM,LKEY,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2J,IOFFST,JOFFSTELEM-拟施加面荷载的单元号，也可为拟施加面荷载的单元号，也可为ALL或元件名。或元件名。LKEY-荷载面号荷载面号(缺省为缺省为1)，在每个梁单元的帮助中有说明。，在每个梁单元的帮助中有说明。Lab-面荷载标识符，结构分析为面荷载标识符，结构分析为PRES。VALI,VALJ-节点节点I和和J附近的荷载数值。如附近的荷载数值。如VALJ为空则与为空则与 VALI相同，否则为其输入值。相同，否则为其输入值。VAL2I,VAL2J-当前未启用。当前未启用。IOFFSET-VALI荷载值的作用点离开荷载值的作用点离开I节点的距离。节点的距离。JOFFSET-VALJ荷载值的作用点离开荷载值的作用点离开J节点的距离。节点的距离。该该命命令令是是对对梁梁单单元元（BEAM系系列列）施施加加单单元元荷荷载载的的惟惟一一命命令令，施施加加到到梁梁单单元元线线（LINE）上上的的荷荷载载不不能能转转换换到到有有限限元元模模型型。梁梁单单元元荷荷载载有有线线性性分分布布荷荷载载、局局部部线线性性分分布布荷荷载载、跨跨间间集集中中力力三三种种。对对于于梁梁单单元元的的垂垂直直和和切切向向分分布布荷荷载载其其单单位位为为“力力/长长度度”，而而对对于于端部荷载则为端部荷载则为“力力”。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22/944.3 施加面荷载-SFBEAM线线性性分分布布荷荷载载：如如节节点点I和和节节点点J的的横横向向分分布布集集度度分分别别为为q1和和q2，则命令为：，则命令为：sfbeam,elem,1,pres,q1,q2局局部部线线性性分分布布荷荷载载，q1到到节节点点I的的距距离离为为a1，q2到到节节点点J的的距距离为离为a2,则命令为：则命令为：sfbeam,elem,1,pres,q1,q2,a1,a2跨间集中力：设集中力为跨间集中力：设集中力为p1,到节点到节点I的距离为的距离为a1，则命令为：，则命令为：sfbeam,elem,1,pres,p1,a1,-1!注意注意JOFFSET必须设为必须设为-1 所所有有荷荷载载均均相相对对于于单单元元而而言言，对对每每个个单单元元可可施施加加多多个个LKEY不不同同的的荷荷载载，但但对对于于同同一一LKEY值值，只只能能施施加加一一种种。如如BEAM3单单元元，LKEY=1为为垂垂直直单单元元轴轴线线的的荷荷载载，LKEY=2为为平平行行单单元元轴轴线线的的分分布布荷荷载载，而而LKEY=3或或4时时为为单单元元端端部部面面荷荷载载（力力）；同同时时可可利利用用keyopt(10)设设置置长长度度或或长长度度比比确确定定IOFFSET或或JOFFSET。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23/944.3 施加面荷载-SFBEAM!EX4.7 在梁单元上施加荷载在梁单元上施加荷载finish$/clear$/prep7et,1,beam3!定义单元类型定义单元类型k,1$k,2,10$l,1,2!创建关键点和线创建关键点和线esize,10$lmesh,all!定义单元数目，划分单元定义单元数目，划分单元/pnum,elem,1!设置单元号显示设置单元号显示sfbeam,3,1,pres,50,100!单元单元3施加垂直线性分布荷载，值分别为施加垂直线性分布荷载，值分别为50和和100sfbeam,5,1,pres,100!单元单元5施加垂直均布荷载，值为施加垂直均布荷载，值为100sfbeam,7,1,pres,50,100,0.2,0.1!单元单元7施加垂直局部线性分布荷载，值为施加垂直局部线性分布荷载，值为50和和100!50距离距离I节点节点0.2，100距离距离J节点为节点为0.1sfbeam,9,1,pres,100,0.4,-1 !单元单元9施加集中荷载施加集中荷载100，距离，距离I节点节点0.4sfbeam,3,2,pres,50,100,0.2,0.1!单元单元3施加切向局部线性分布荷载施加切向局部线性分布荷载 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24/944.4 施加面荷载-SFL在线上施加面荷载在线上施加面荷载命令：命令：SFL,LINE,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2JLINE-拟施加荷载的线号，也可为拟施加荷载的线号，也可为ALL或元件名。或元件名。Lab-面荷载标识符，结构分析为面荷载标识符，结构分析为PRES。VALI-线始端关键点处的面荷载值，也可为表格型边界条件的表格名。线始端关键点处的面荷载值，也可为表格型边界条件的表格名。VALJ-线末端关键点处的面荷载值，也可为表格型边界条件的线末端关键点处的面荷载值，也可为表格型边界条件的 表格名。如为空（缺省）与表格名。如为空（缺省）与VALI相等，否则采用输入数据。相等，否则采用输入数据。VAL2I,VAL2J-复数输入时的虚部，复数输入时的虚部，VALI和和VALJ则为实部。则为实部。该该命命令令仅仅对对2D面面单单元元的的边边界界（线线）、轴轴对对称称单单元元本本身身、壳壳单单元边界（线）有效，对元边界（线）有效，对3D实体单元的线无效。实体单元的线无效。对对于于2D面面单单元元，其其输输入入的的面面荷荷载载值值为为“力力/面面积积”；而而对对壳壳单单元，其输入的面荷载值为元，其输入的面荷载值为“力力/长度长度”。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25/944.5 施加面荷载-SFA在面上施加面荷载在面上施加面荷载命令：命令：SFA,AREA,LKEY,Lab,VALUE,VALUE2AREA-拟施加面荷载的面号，也可为拟施加面荷载的面号，也可为ALL或元件名。或元件名。LKEY-荷载施加的面号荷载施加的面号(缺省为缺省为1)。如果面为体单元的表面，。如果面为体单元的表面，则则LKEY将被忽略；对壳单元将被忽略；对壳单元LKEY可取可取1或或2，而其，而其 它它 值无效，单元帮助中有详细说明。值无效，单元帮助中有详细说明。Lab-面荷载标识符，结构分析为面荷载标识符，结构分析为PRES。VALUE-面荷载值，也可为表格名称。面荷载值，也可为表格名称。VALUE2-对结构分析无意义。对结构分析无意义。该该命命令令对对壳壳单单元元和和3D体体单单元元的的面面施施加加法法向向面面荷荷载载，对对2D面面单元无效。单元无效。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26/944.5 施加面荷载-SFA/prep7$et,1,95$blc4,20,20,40esize,5$vmesh,1sfa,4,pres,10$aplot!图图/psymb,pres,norm,2$aplot!图图Sftran$eplot !图图/PNUM,SVAL,1$eplot!图图 石家庄铁道大学研究生课程结构工程仿真技术讲稿-王新敏27/944.6 施加面荷载-SFGRAD定义面荷载梯度命令：定义面荷载梯度命令：SFGRAD,Lab,SLKCN,Sldir,SLZER,SLOPELab-面荷载标识符，结构分析为面荷载标识符，结构分析为PRES。SLKCN-斜率坐标系的参考号，缺省为斜率坐标系的参考号，缺省为0（总体直角坐标系）。（总体直角坐标系）。Sldir-在在SLKCN坐标系中梯度（或斜率）的方向，其值可取：坐标系中梯度（或斜率）的方向，其值可取：=X（缺省）：沿（缺省）：沿X方向的斜率，对非直角坐标系为方向的斜率，对非直角坐标系为R方向；方向；=Y：沿：沿Y方向的斜率，对非直角坐标系为方向的斜率，对非直角坐标系为方向；方向；=Z：沿：沿Z方向的斜率，对球或环坐标系为方向的斜率，对球或环坐标系为方向；方向；SLZER-斜率基值为斜率基值为0的坐标位置。如为角度则单位为度，如果奇点在的坐标位置。如为角度则单位为度，如果奇点在180 则则SLZER在在180之间，如果奇点在之间，如果奇点在0，则，则SLZER在在0360之间。之间。SLOPE-斜率值，即单位长度或单位角度的荷载值，沿斜率值，即单位长度或单位角度的荷载值，沿Sldir正方向递增为正，递减为负。正方向递增为正，递减为负。定义的梯度仅在当前被激活，后面定义的梯度将替代前面的。定义的梯度仅在当前被激活，后面定义的梯度将替代前面的。一旦设定了荷载梯度，则对随后的荷载施加命令都有效。一旦设定了荷载梯度，则对随后的荷载施加命令都有效。取消荷载梯度，无参数的取消荷载梯度，无参数的SFGRAD命令命令命令命令SFGRAD,STAT可显示当前的状态。该命令不能对可显示当前的状态。该命令不能对PIPE系列单元施加系列单元施加梯度荷载，且该命令不能采用表格型边界条件。梯度荷载，且该命令不能采用表格型边界条件。SFSUM仅对节点群荷载有效（仅对节点群荷载有效（SF命令施加的荷载），对于命令施加的荷载），对于SFE、SFL及及SFA无效。无效。石家庄铁道大学研究生课程结构工程仿真技术讲稿-王新敏28/944.6 施加面荷载-SFGRAD SFGRAD所所定定义义的的梯梯度度（斜斜率率）可可为为随随后后的的SF、SFE、SFL和和SFA命命令令使使用用，每每个个节节点点处处的的荷荷载载按按下下式式计算：计算：CVALUE=VALUE+(SLOPE(COORD-SLZER)其中其中VALUE是命令是命令SF、SFE、SFL和和SFA中的参数值中的参数值(SLZER处的值处的值)，COORD为各节点处的坐标。为各节点处的坐标。通常知道通常知道C1和和C2处的处的PRES1和和PRES2，则可：，则可：SLZER=C1 基点位于基点位于C1处处 VALUE=PRES1 SLOPE=(PRES2-PRES1)/(C2-C1)即：即：SFGRAD,PRES,Y,C1,SLOPE SF,ALL,PRES,VALUE 石家庄铁道大学研究生课程结构工程仿真技术讲稿-王新敏29/944.6 施加面荷载-梯度荷载!EX4.9 利用荷载梯度在直角坐标系下的施加方法利用荷载梯度在直角坐标系下的施加方法FINISH$/CLEAR$/PREP7et,1,82$blc4,10,60!定义单元类型，创建面定义单元类型，创建面esize,2$amesh,all!定义单元尺寸，划分网格定义单元尺寸，划分网格/PSF,PRES,NORM,2!设置荷载显示方式设置荷载显示方式!定义荷载梯度，定义荷载梯度，SLZER=0，沿，沿Y正方向递减正方向递减5单位单位/长度长度sfgrad,pres,y,0,-5nsel,s,loc,x,0!选择选择X=0，且，且Y=040的节点群的节点群nsel,r,loc,y,0,40!对节点群施加面荷载，基值（对节点群施加面荷载，基值（Y=SLZER=0处）为处）为600sf,all,pres,600!上述结果：上述结果：Y=0处为处为600，Y=40处为处为600+(40-0)(-5)=400!再重新定义梯度荷载，再重新定义梯度荷载，SLZER=30，斜率为，斜率为-20sfgrad,pres,y,30,-20nsel,s,loc,x,10!选择选择X=10的节点群的节点群!对节点群施加面荷载，基值（对节点群施加面荷载，基值（Y=SLZER=30处）为处）为0sf,all,pres,0allsel$eplot 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30/944.7 施加面荷载-表面效应单元表面效应单元施加面荷载表面效应单元施加面荷载如前所述，施加具有如前所述，施加具有LKEY参数的面荷载与单元类型相关，参数的面荷载与单元类型相关，对于对于2D面单元仅可在单元边上或边界上施加平行于单元面的荷载；面单元仅可在单元边上或边界上施加平行于单元面的荷载；对于对于3D体单元，仅可施加单元面法向面荷载；体单元，仅可施加单元面法向面荷载；对对于于3D壳壳单单元元，可可施施加加单单元元面面法法向向面面荷荷载载和和在在单单元元边边上上或或边界上施加平行于单元面的荷载。边界上施加平行于单元面的荷载。但但有有时时所所要要施施加加的的荷荷载载不不属属于于上上述述情情况况，例例如如面面的的切切向向荷荷载载或或其其它它非非法法向向面面荷荷载载等等，此此时时可可使使用用表表面面效效应应单单元元覆覆盖盖所所要要施加荷载的表面，并用这些单元作为施加荷载的表面，并用这些单元作为“管道管道”施加所需荷载。施加所需荷载。如如 2D面面 单单 元元 和和 3D单单 元元 可可 分分 别别 使使 用用 SURF153单单 元元 和和SURF154单元施加面荷载。单元施加面荷载。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31/944.7 施加面荷载-表面效应单元finish$/clear$/prep7et,1,solid95$et,2,surf154 !定义定义SOLID95单元和表面效应单元单元和表面效应单元surf 154blc4,10,10,40!创建长方体创建长方体esize,5$vmesh,all!定义单元尺寸，划分网格定义单元尺寸，划分网格/psf,pres,tany,2!设置压力显式方式（单元坐标系设置压力显式方式（单元坐标系Y切向）切向）nsel,s,loc,y,10!选择选择Y=10的所有节点的所有节点type,2$esurf!设置单元类型设置单元类型2,生成表面效应单元生成表面效应单元esel,s,type,2!选择单元类型为选择单元类型为2的单元（表面效应单元）的单元（表面效应单元）sfe,all,3,pres,100!施加施加LKEY=3的面荷载（切向）的面荷载（切向）allsel!可查看单元荷载（求解过程与可查看单元荷载（求解过程与SURF154无关）无关）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32/945 施加体荷载 在结构分析中，在结构分析中，ANSYS的体荷载只有温度，标识符的体荷载只有温度，标识符TEMP。位置位置命命令令功功能能位置位置命命令令功功能能节点节点BF对节点施加体荷载对节点施加体荷载单元单元BFE在单元上施加体载在单元上施加体载BFSCALE比例缩放节点体荷载比例缩放节点体荷载BFESCALE比例缩放单元体载比例缩放单元体载BFCUM累加节点体荷载累加节点体荷载BFECUM累加单元体荷载累加单元体荷载BFUNIF所有节点施加均布体载所有节点施加均布体载BFELIST单元体荷载列表单元体荷载列表BFLIST节点体荷载列表节点体荷载列表BFEDELE删除单元体荷载删除单元体荷载BFDELE删除节点体荷载删除节点体荷载线线BFL在线上施加体荷载在线上施加体荷载关关键键点点BFK在关键点上施加体荷载在关键点上施加体荷载BFLLIST线上体荷载列表线上体荷载列表BFKLIST关键点上体荷载列表关键点上体荷载列表BFLDELE删除线上体荷载删除线上体荷载BFKDELE删除关键点上体荷载删除关键点上体荷载体体BFV在体上施加体荷载在体上施加体荷载面面BFA在面上施加体荷载在面上施加体荷载BFVLIST体上体荷载列表体上体荷载列表BFALIST面上体荷载列表面上体荷载列表BFVDELE删除体上体荷载删除体上体荷载BFADELE删除面上体荷载删除面上体荷载转换转换BFTRAN体荷载转换体荷载转换 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33/945 施加体荷载几个主要的体荷载施加命令如下：几个主要的体荷载施加命令如下：BF,NODE,Lab,VAL1BFE,ELEM,Lab,STLOC,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4BFK,KPOI,Lab,VAL1BFL,LINE,Lab,VAL1BFA,AREA,Lab,VAL1BFV,VOLU,Lab,VAL1 其其使使用用方方法法与与面面荷荷载载施施加加命命令令类类似似，例例如如第第1个个参参数数均均为为图图素素编编号号，也也可可为为ALL或或元元件件名名；第第2个个参参数数Lab=TEMP或或FLUE；VAL1VAL4为为体体荷荷载载值值，其其中中VAL2VAL4为为单单元元不不同同位位置上的体荷载值；置上的体荷载值；STLOC为为VAL1指定一个对应的起始位置。指定一个对应的起始位置。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34/946 施加惯性荷载惯性荷载有加速度、角速度和角加速度。惯性荷载有加速度、角速度和角加速度。命命令令功功能能备备注注ACEL对物体施加加速度对物体施加加速度在总体直角坐标系下在总体直角坐标系下OMEGA对旋转物体施加角速度对旋转物体施加角速度在总体直角坐标系下在总体直角坐标系下DOMEGA对旋转物体施加角加速度对旋转物体施加角加速度在总体直角坐标系下在总体直角坐标系下CGLOC定义参考坐标系原点定义参考坐标系原点相对于总体直角坐标系相对于总体直角坐标系CGOMGA施加参考坐标系下的角速度施加参考坐标系下的角速度在参考坐标系下在参考坐标系下DCGOMG施加参考坐标系下的角加速度施加参考坐标系下的角加速度在参考坐标系下在参考坐标系下CMOMEGA在单元元件上施加参考坐标系下的角速度在单元元件上施加参考坐标系下的角速度绕参考坐标系旋转轴绕参考坐标系旋转轴CMDOMGA在单元元件上施加参考坐标系下的角加速度在单元元件上施加参考坐标系下的角加速度绕参考坐标系旋转轴绕参考坐标系旋转轴IRLF惯性释放计算惯性释放计算见见4.2.1中的介绍中的介绍STAT,INRTIA列表显式惯性荷载列表显式惯性荷载 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35/946 施加惯性荷载惯性荷载无删除命令，要删除惯性荷载，需将荷载值惯性荷载无删除命令，要删除惯性荷载，需将荷载值 设为设为0，且为斜坡荷载。，且为斜坡荷载。ACEL、OMEGA和和DOMEGA命令分别用于施加在命令分别用于施加在 总体直角坐标系中的加速度、角速度和角加速度。总体直角坐标系中的加速度、角速度和角加速度。ACEL命令施加的是加速度不是重力场，因此要施加命令施加的是加速度不是重力场，因此要施加 -Y方向的重力场，必须施加一个方向的重力场，必须施加一个Y方向的加速度。方向的加速度。ACEL命令及使用方法，命令如下：命令及使用方法，命令如下：命令：命令：ACEL,ACELX,ACELY,ACELZ其其中中ACELX,ACELY,ACELZ分分别别为为总总体体直直角角坐坐标标系系X轴、轴、Y轴和轴和Z轴的结构线加速度值。轴的结构线加速度值。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36/947 初应力荷载及施加初初应应力力（InitialStress）可可以以指指定定为为一一种种“荷荷载载”进进行行施施加加，但但仅仅在在静静态态分分析析和和全全瞬瞬态态分分析析中中可可以以使使用用，可可以以用用于于线线性性分分析析或或非线性分析非线性分析。初初应应力力荷荷载载只只能能在在第第一一个个荷荷载载步步中中施施加加，且且ANSYS支支持持初初应应力力荷荷载载的的单单元元类类型型有有：PLANE2、PLANE42、PLANE82、PLANE182、PLANE183、SOLID45、SOLID92、SOLID95、SOLID185、SOLID186、SOLID187、SHELL181、SHELL208、SHELL209、LINK180、BEAM188、BEAM189。初初应应力力荷荷载载是是单单元元坐坐标标系系下下的的值值，如如果果单单元元坐坐标标系系与与总总体体坐坐标标系系不不同同应应谨谨慎慎。初初应应力力荷荷载载只只能能在在求求解解层层施施加加。初初应应力力荷荷载载的的施施加加采采用用覆覆盖盖方方式式，即即多多次次施施加加时时后后面面命命令令结结果果覆覆盖盖前前面面的的命命令令结果。结果。初初应应力力荷荷载载施施加加在在被被选选择择的的单单元元上上，如如果果单单元元选选择择集集为为空空或或不选择某些单元，则不施加初应力荷载到这些单元上。不选择某些单元，则不施加初应力荷载到这些单元上。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37/947.1 初应力荷载施加命命令令功功能能备备注注ISTRESS施加初始常应力荷载施加初始常应力荷载在求解层使用在求解层使用ISFILE从文件施加初应力荷载从文件施加初应力荷载在求解层使用在求解层使用USTRESS用户子程序施加初应力荷载用户子程序施加初应力荷载可参考用户子程序可参考用户子程序ISWRITE生成初应力文件生成初应力文件在求解层使用在求解层使用施加初始常应力荷载施加初始常应力荷载命令：命令：ISTRESS,Sx,Sy,Sz,Sxy,Syz,Sxz,MAT1,MAT2,MAT3,MAT4,MAT5,MAT6,MAT7,MAT8,MAT9,MAT10Sx,Sy,Sz,Sxy,Syz,Sxz-初始的常应力值。初始的常应力值。MAT1MAT10-初初应应力力拟拟施施加加到到的的材材料料编编号号，如如没没有有指指定定，则施加到所有材料上。则施加到所有材料上。该命令对所选择的单元施加一组初始常应力值。该命令对所选择的单元施加一组初始常应力值。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38/947.2 初应力荷载施加从文件施加初应力荷载从文件施加初应力荷载命令：命令：ISFILE,Option,Fname,Ext,-,LOC,MAT1,MAT2,MAT3,MAT4,MAT5,MAT6,MAT7,MAT8,MAT9,MAT10Option-初应力荷载操作控制参数，其值可取：初应力荷载操作控制参数，其值可取：=READ（缺省）：从文件读入初应力数据；（缺省）：从文件读入初应力数据；=LIST：列出已经读入的初应力；：列出已经读入的初应力；=DELE：删除已经读入的初应力。：删除已经读入的初应力。Fname-当当Option=READ时，时，Fname为一目录和文件名。为一目录和文件名。当当Option=LIST或或DELE时，时，Fname为列表或删除单元为列表或删除单元 编号上的初应力。编号上的初应力。Ext-文件扩展名或层号，当文件扩展名或层号，当Fname为空时，为空时，Ext缺省为缺省为“IST”。如如Option=LIST或或DELE则则Ext为层壳单元的层号。为层壳单元的层号。MAT1MAT10-初应力拟施加到的材料编号。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39/947.2 初应力荷载施加LOC-总体位置标志，确定每个单元内初应力要施加的位置，总体位置标志，确定每个单元内初应力要施加的位置，其值可取：其值可取：=0（缺省）：在单元质心上施加初应力；（缺省）：在单元质心上施加初应力；=1：单元积分点上施加初应力；：单元积分点上施加初应力；=2：在单元指定位置上施加初应力。即由初应力文件确：在单元指定位置上施加初应力。即由初应力文件确 定将初应力荷载施加到什么位置，此时各个单元施定将初应力荷载施加到什么位置，此时各个单元施 加的位置可以不相同。加的位置可以不相同。=3：常应力状态。用初应力文件中的第一个应力数据将：常应力状态。用初应力文件中的第一个应力数据将 所有单元初始化为一个常应力。所有单元初始化为一个常应力。该该命命令令对对所所选选择择的的单单元元施施加加初初应应力力荷荷载载，初初应应力力的的单单元元号与所选择的单元号相对应。号与所选择的单元号相对应。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40/947.3 生成初应力文件生成初应力文件生成初应力文件命令：命令：ISWRITE,Switch其中其中Switch参数控制初应力文件是否生成文件，其中可取：参数控制初应力文件是否生成文件，其中可取：ON：以工作文件及扩展名：以工作文件及扩展名IST生成初应力文件，并写入数据；生成初应力文件，并写入数据；OFF：不生成初应力文件。：不生成初应力文件。该该命命令令仅仅在在求求解解层层有有效效，如如果果已已有有同同名名文文件件存存在在则则覆覆盖盖之之。该命令不支持该命令不支持CDWRITE命令。命令。用用ISWRITE命命令令写写出出的的应应力力为为单单元元积积分分点点应应力力，对对于于非非线线性性分分析析，写写入入的的应应力力数数据据为为收收敛敛后后应应力力；对对于于线线性性分分析析，为为求求解解完完成成后后的的应应力力。因因此此其其初初应应力力文文件件标标志志区区数数据据总总为为eis,elemno,1，其其中中elemno为单元号，而为单元号，而1表示为积分点应力的位置标识。表示为积分点应力的位置标识。在在用用ISFILE命命令令读读入入时时，如如果果位位置置标标志志为为0，则则采采用用各各单单元元的的第第一一个个应应力力记