第4章加載求解及后處理技術(shù)

第4章加載求解及后處理技術(shù)4.1荷載及其施加4.1.1荷載在ANSYS中荷載包括邊界條件和作用力，對結(jié)構(gòu)分析如下：位移、力、壓力、溫度、重力，一般可將荷載分為六類，如表4-1所示。名稱說明結(jié)構(gòu)分析中示例自由度約束（DOFconstraint）定義模型的自由度值固定約束、支座沉降等集中荷載（Force）施加在模型上的集中荷載力、力矩等表面荷載（Surfaceload）施加在模型面上的分布力壓力、線荷載體荷載（Bodyload）施加體積荷載或場荷載溫度慣性荷載（Inertialoads）施加物理慣性引起的荷載重力加速度、角速度角加速度等耦合場荷載Coupled-fieldloads從一種分析得到的結(jié)果，作為另一種分析的荷載熱分析的溫度等荷載即可施加在幾何模型（關(guān)鍵點、硬點、線、面、體）上，也可施加在有限元模型（節(jié)點、單元）上，或者二者混合使用。施加在幾何模型上的荷載獨立于有限元網(wǎng)格，不必為修改網(wǎng)格而重新加載；施加在有限元模型上且要修改網(wǎng)格，則必須先刪除荷載再修改網(wǎng)格，然后重新施加荷載。不管施加到何種模型上，在求解時荷載全部轉(zhuǎn)換（自動或人工）到有限元模型上。4.1.2施加自由度約束在結(jié)構(gòu)分析中自由度共有7個，自由度的方向均依從節(jié)點坐標系。約束可施加在節(jié)點、關(guān)鍵點、線和面上。位置命令功能備注節(jié)點D對節(jié)點施加自由度約束在當前節(jié)點坐標系施加DLIST節(jié)點自由度約束列表查看節(jié)點自由度約束的詳細信息DDELE刪除節(jié)點自由度約束DSYM對節(jié)點施加對稱自由度約束施加對稱和反對稱約束DSCALE比例縮放節(jié)點自由度約束的值僅適用于有限元模型施加的約束DCUM累加節(jié)點自由度約束可替代、累加和忽略3種方式關(guān)鍵點DK對關(guān)鍵點施加自由度約束關(guān)鍵點或關(guān)鍵點之間的節(jié)點DKLIST關(guān)鍵點自由度約束列表DKDELE刪除關(guān)鍵點自由度約束線DL對線施加自由度約束線上所有節(jié)點，可SYMMDLLIST線自由度約束列表DLDELE刪除線自由度約束面DA對面施加自由度約束面上所有節(jié)點，可SYMMDALIST面約束自由度列表DADELE刪除面自由度約束轉(zhuǎn)換DTRAN傳到有限元模型上僅僅轉(zhuǎn)換自由度約束SBCTRAN將所有邊界條件傳遞轉(zhuǎn)換自由度約束和荷載1.節(jié)點自由度約束及相關(guān)命令⑴對節(jié)點施加自由度約束命令：D,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6NODE---擬施加約束的節(jié)點號，其值可取ALL、組件名。Lab---自由度標識符，如UX、ROTZ等。如為ALL，則為所有適宜的自由度。VALUE---自由度約束位移值或表式邊界條件的表格名稱。VALUE2---約束位移值的第二個數(shù)，如為復數(shù)輸入時，VALUE為實部，而VALUE2為虛部。NEND,NINC---節(jié)點編號范圍和編號增量，缺省時NEND=NODE，NINC=1。Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6---其它自由度標識符，VALUE對這些自由度也有效。各自由度的方向用節(jié)點坐標系確定，轉(zhuǎn)角約束位移用弧度輸入例如：D,ALL,ALL!對所選節(jié)點的全部自由度施加約束D,18,UX,,,,,UY,UZ!對節(jié)點18的3個平動自由度全部施加約束D,20,UX,1.0e-4!對節(jié)點20的UX施加約束，且約束位移值為1.0e-4D,22,UX,0.1,,25,,UY,ROTY!對節(jié)點22～25的UX,UY,ROTY施加約束，且位移值均為0.1⑷在節(jié)點上施加對稱和反對稱約束命令：DSYM,Lab,Normal,KCNLab---對稱標識，如為SYMM則生成對稱約束，如為ASYM則生成反對稱約束。Normal---約束的表面方向標識，一般垂直于參數(shù)KCN坐標系中的坐標方向。其值有：=X（缺省）：表面垂直于X方向，非直角坐標系為R方向；=Y：表面垂直于Y方向，非直角坐標系為θ方向；=Z：表面垂直于Z方向，球和環(huán)坐標系為Φ方向；KCN---用于定義表面方向的整體或局部坐標系的參考號。Normal參數(shù)對稱邊界條件反對稱邊界條件2D3D2D3DXUX,ROTZUX,ROTZ,ROTYUYUY,UZ,ROTXYUX,ROTZUY,ROTZ,ROTXUXUX,UZ,ROTYZ---UZ,ROTX,ROTY---UX,UY,ROTZ2.關(guān)鍵點自由度約束及相關(guān)命令⑴對關(guān)鍵點施加自由度約束命令：DK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2,KEXPND,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6KPOI---關(guān)鍵點編號，也可取ALL或元件名。KEXPND---擴展控制參數(shù)。如為0則僅施加約束到關(guān)鍵點上的節(jié)點；如為1則擴展到關(guān)鍵點之間（兩關(guān)鍵點所連線）的所有節(jié)點上，且包括關(guān)鍵點上的節(jié)點，當然約束位移值相同。其余參數(shù)同D命令中的參數(shù)。（2）列表和刪除關(guān)鍵點自由度約束的命令分別為：列表：DKLIST,KPOI刪除：DKDELE,KPOI,Lab例如：DK,ALL,ALL!約束所選擇全部關(guān)鍵點的全部自由度DK,1,UY!對關(guān)鍵點1施加UY自由度約束DK,2,UX,0.01,,,UY,ROTZ!對關(guān)鍵點2的UX,UY,ROTZ施加約束，且位移值均為0.013.對線施加自由度約束⑴對線施加自由度約束命令：DL,LINE,AREA,Lab,Value1,Value2LINE---線編號，也可為ALL（缺?。┗蛟?。AREA---包含該線的面編號，并假定對稱與反對稱面垂直于該面，且線位于對稱或反對稱面內(nèi)，缺省為包含該線的所選擇面中的最小編號。如不是對稱或反對稱約束，則此面號無意義。Lab---自由度標識符，其值可?。?SYMM：對稱約束，按DSYM命令的方式生成；=ASYM：反對稱約束，按DSYM命令的方式生成；=UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ,WRAP：各自由度約束；=ALL：所有適宜的自由度約束（與單元相關(guān)）。Value1---自由度約束位移值或表格邊界條件的表格名稱。表格邊界條件僅對UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ有效，且Value1=%tabname%。Value2---僅對FLOTRAN分析時有用，對結(jié)構(gòu)分析無意義。該命令對線上的所有節(jié)點施加自由度約束。（2）而列表和刪除線上自由度約束的命令分別為：列表：DLLIST,LINE刪除：DLDELE,LINE,Lab!EX4.2對線施加約束并轉(zhuǎn)換finish$/clear$/prep7et,1,95$blc4,,,10,10,10!定義單元類型、創(chuàng)建長方體dl,7,,ux,0.1!線7施加UX自由度約束，位移值為0.1dl,5,,all!線5施加全部自由度約束dl,11,6,symm!線11施加對稱約束，面號為6dl,10,6,asym!線10施加反對稱約束，面號為6dl,6,,symm!線6施加對稱約束，面號缺省DLLIST!列表顯式線約束信息esize,2$vmesh,all!劃分單元dtran$DLIST!轉(zhuǎn)換約束到有限元模型，并列表顯示4.對面施加自由度約束命令：DA,AREA,Lab,Value1,Value2其中AREA為擬施加約束的面號，也可為ALL或元件名，其余同DL命令中的參數(shù)。該命令對面上的所有節(jié)點施加自由度約束。列表和刪除面上自由度約束的命令分別為：列表：DALIST,AREA刪除：DADELE,AREA,Lab5.約束轉(zhuǎn)換命令僅轉(zhuǎn)換約束自由度命令：DTRAN邊界條件和荷載轉(zhuǎn)換命令：SBCTRAN這兩命令將幾何模型施加的約束和荷載轉(zhuǎn)換到有限元模型上。也可不執(zhí)行這兩個命令而在求解時由系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換。6.自由度約束的沖突對于DK、DL和DA命令施加的自由度約束參數(shù)可能會發(fā)生沖突，例如：DL指定會與相鄰線（有公共關(guān)鍵點）上的DL指定沖突；DL指定會與任一關(guān)鍵點上的DK指定沖突；DA指定會與相鄰面（有公共關(guān)鍵點和公共線）上的DA指定沖突；DA指定會與任一線上的DL指定沖突；DA指定會與任一關(guān)鍵點上的DK指定沖突。按下列順序?qū)⑹┘拥綆缀文Ｐ蜕系淖杂啥燃s束轉(zhuǎn)換到有限元模型上：①按面號增加的順序，將DA的自由度約束轉(zhuǎn)換到面上的所有節(jié)點；②按面號增加的順序，將DA約束的SYMM和ASYM轉(zhuǎn)換到面上的所有節(jié)點；③按線號增加的順序，將DL自由度約束轉(zhuǎn)換到線上的所有節(jié)點；④按線號增加的順序，將DL的SYMM和ASYM約束轉(zhuǎn)換到線上的所有節(jié)點；⑤將DK自由度約束轉(zhuǎn)換到關(guān)鍵點上的所有節(jié)點。所以，對沖突的約束，DK命令改寫DL命令，DL命令改寫DA命令，施加在較大編號圖素上的約束改寫較低編號上的約束。這種沖突的處理與命令執(zhí)行的前后順序沒有關(guān)系，但當發(fā)生沖突時，系統(tǒng)會發(fā)出警告信息。4.1.3施加集中荷載結(jié)構(gòu)分析中的集中荷載及其標識符為力FX,FY,FZ及力矩MX,MY,MZ。位置命令功能備注節(jié)點F對節(jié)點施加集中荷載在當前節(jié)點坐標系施加FLIST節(jié)點集中荷載列表查看節(jié)點集中荷載的詳細信息FDELE刪除節(jié)點集中荷載FSCALE比例縮放節(jié)點集中荷載僅適用于有限元模型FCUM累加節(jié)點集中荷載可替代、累加和忽略3種方式關(guān)鍵點FK對關(guān)鍵點施加集中荷載FKLIST關(guān)鍵點集中荷載列表FKDELE刪除關(guān)鍵點集中荷載轉(zhuǎn)換FTRAN將幾何模型上的集中荷載傳到有限元模型上僅僅轉(zhuǎn)換集中荷載SBCTRAN將幾何模型上的所有邊界條件傳到有限元模型轉(zhuǎn)換自由度約束和荷載1.施加節(jié)點集中荷載命令：F,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINCNODE---節(jié)點編號，也可為ALL或元件名。Lab---集中荷載標識符，如FX,FY,FZ,MX,MY,MZ其中任一。VALUE---集中荷載值或表式邊界條件的表格名稱。VALUE2---集中荷載值的第二個數(shù)，如為復數(shù)輸入時，VALUE為實部，而VALUE2為虛部。NEND,NINC---節(jié)點編號范圍和編號增量。節(jié)點集中荷載列表：FLIST刪除節(jié)點集中荷載：FDELE2.施加關(guān)鍵點集中荷載命令：FK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2其中KPOI為關(guān)鍵點號，也可取ALL或元件名。其余參數(shù)同F(xiàn)命令。FKLIST命令和FKDELE命令。轉(zhuǎn)換命令FTRAN僅將集中荷載轉(zhuǎn)換到有限元模型的節(jié)點上?！锊还茉诤畏N模型上施加集中荷載，都與節(jié)點坐標系相關(guān)?！锶绻袥]有生成有限元模型，因無節(jié)點存在，對節(jié)點坐標系操作無效，所施加的荷載僅與總體坐標系相關(guān)。★如果幾何模型和有限元模型同時存在，則節(jié)點坐標系的設置就有效。不管是在何時何模型上施加的荷載，如果節(jié)點坐標系重新設置了，則荷載也跟著一并改變。所以在改變節(jié)點坐標系時應慎重，以避免出現(xiàn)錯誤。finish$/clear$/prep7et,1,beam4!定義單元類型k,1$k,2,5$k,3,10!創(chuàng)建3個關(guān)鍵點l,1,2$l,2,3!創(chuàng)建2條線local,12,0,,,,90!設置12號局部坐標系，其X12軸與總體直角坐標系的Y軸相同，!而其Y12軸與總體坐標系的X軸平行，但方向相反。nrotat,all!此時對節(jié)點坐標系的操作無效dk,1,all!關(guān)鍵點1自由度全部約束fk,2,fy,-1000!在當前節(jié)點坐標系（與總體坐標系相同）于關(guān)鍵點2施加FY=-1000!其力的作用方向與總體直角坐標系的Y軸平行。esize,1$lmesh,all!劃分網(wǎng)格，生成有限元模型nrotat,all!設置所有節(jié)點的節(jié)點坐標系與當前激活坐標系相同（12號坐標系）LPLOT!關(guān)鍵點2上的FY=-1000方向與Y12軸平行，而與總體坐!標系的X軸平行了（節(jié)點坐標系改變了，荷載跟著改變）fk,3,fy,1000!在關(guān)鍵點3施加FY=1000，方向與Y12軸平行f,6,fx,-1000!在節(jié)點6施加FX=-1000，其方向與X12軸平行sbctran!轉(zhuǎn)換所有邊界條件到有限元模型EPLOT!顯示單元與邊界條件4.1.4施加面荷載結(jié)構(gòu)分析中的面荷載為壓力，其標識符為PRES。雖然線分布荷載和面分布荷載都稱為壓力，但對不同的單元類型，其荷載單位不盡不同。對于2D面單元，無論面荷載施加在單元邊或邊界線（LINE），其荷載單位都是“力/面積”。對于SHELL單元，施加中面法向的面荷載單位為“力/面積”，而單元邊或單元邊界線上的面荷載單位為“力/長度”。對于梁單元，其分布荷載單位為“力/長度”，單元端部荷載單位為“力”。對于3D實體單元，其面荷載的單位為“力/面積”。位置命令功能備注節(jié)點SF對節(jié)點群施加面荷載由節(jié)點群確定面SFSCALE比例縮放節(jié)點群面荷載僅適用于有限元模型SFCUM累加節(jié)點群面荷載可替代、累加和忽略3種方式SFFUN定義節(jié)點號與面荷載的函數(shù)關(guān)系也可用于單元加載命令SFGRAD定義面荷載的梯度也用于單元、線、面加載命令SFLIST節(jié)點群面荷載列表SFDELE刪除節(jié)點群面荷載單元SFE在單元上施加面荷載單元的任一面，各節(jié)點可不等SFBEAM在梁單元施加面荷載分布荷載、跨間集中荷載等SFELIST單元面荷載列表SFEDELE刪除單元面荷載線SFL在線上施加面荷載2D面單元、殼單元SFLLIST線上面荷載列表SFLDELE刪除線上面荷載面SFA在面上施加面法向的面荷載3D體單元、殼單元SFALIST面上面荷載列表SFADELE刪除面上面荷載轉(zhuǎn)換SFTRAN將面荷載傳到有限元模型上僅僅轉(zhuǎn)換面荷載SBCTRAN將所有邊界條件傳到有限元模型1.施加節(jié)點面荷載⑴對節(jié)點群施加面荷載命令：SF,Nlist,Lab,VALUE,VALUE2Nlist---節(jié)點群，可取ALL或元件名。Lab---面荷載標識符，結(jié)構(gòu)分析為PRES。VALUE---面荷載值或表格型面荷載的表格名稱。VALUE2---復數(shù)輸入時面荷載值的第二個值?！飳τ趩蝹€節(jié)點不能使用該命令?！飳τ?D體單元面，由Nlist節(jié)點群能夠確定多少個單元面就施加多少單元面（與幾何面無關(guān)），與單元是否被單獨選擇無關(guān)。利用該命令可以解決大面上局部加載的問題?！飳τ?D面單元，當在單元外部邊界（不是單元邊）上加載時，可僅選擇外部邊界上的節(jié)點群即可加載；當節(jié)點群不在單元外部邊界時，尚須單獨選擇包含這些節(jié)點的單元，否則不予施加。面荷載的方向與單元面平行，且指向單元面邊界。該特點對于單元周邊施加相同面荷載時比較簡單，當然也可施加單元任一邊的面荷載，但稍稍麻煩些。!EX4.4A3D單元SF加載示例finish$/clear$/prep7et,1,95$blc4,,,10,10,20!定義單元類型，創(chuàng)建長方體esize,,4$vmesh,all!定義單元網(wǎng)格數(shù)目，劃分單元網(wǎng)格asel,s,loc,y,10!選擇Y=10的幾何面nsla,s!選擇與面相關(guān)的節(jié)點，但不包含面邊界節(jié)點sf,all,pres,1000!施加節(jié)點群壓力荷載（力/面積），僅4個單元面asel,s,loc,z,20!選擇Z=20的面nsla,s,1!選擇與面相關(guān)的所有節(jié)點sf,all,pres,1000!施加節(jié)點群壓力荷載（力/面積），所有單元面!EX4.4B2D單元SF加載示例FINISH$/CLEAR$/PREP7!①定義單元，創(chuàng)建帶孔面ET,1,82$BLC4,,,100,200blc4,30,60,40,80$asba,1,2wprota,,-90$wpoff,,,60$asbw,all!②切分面，以便劃分網(wǎng)格wpoff,,,80$asbw,all$wprota,,,90wpoff,,,30$asbw,all$wpoff,,,40asbw,allwpcsys,-1$ESIZE,5$AMESH,ALL/psf,PRES,NORM,2SF,ALL,PRES,100!對所有單元施加面荷載，即外部邊界加載sfdele,all,pres!刪除上述面荷載nsel,s,loc,x,0!選擇X=0的節(jié)點群sf,all,pres,100!對上述節(jié)點群施加面荷載nsel,s,loc,x,15,20!選擇X=15~20的節(jié)點esln,s,1!選擇上述節(jié)點能夠確定的全部單元nsel,r,loc,x,15!從中選擇X=15的節(jié)點群sf,all,pres,110!對上述節(jié)點群施加面荷載（內(nèi)部單元的一邊上）nsel,s,loc,x,40,60!選擇X=40~60的節(jié)點nsel,r,loc,y,10,30!從中選擇Y=10~30的節(jié)點esln,s,1!選擇上述節(jié)點能夠確定的全部單元sf,all,pres,100!對上述節(jié)點群施加面荷載（內(nèi)部單元的周邊上）lsel,s,loc,x,100!選擇X=100的線nsll,s,1$esln,s!選擇與線相關(guān)的全部節(jié)點，再選擇與節(jié)點相關(guān)的全部單元nsel,s,loc,x,95!重新選擇節(jié)點群（在上述單元范圍內(nèi)）sf,all,pres,-100!對上述節(jié)點群施加面荷載（內(nèi)部單元的一邊上）allsel$eplot⑵定義節(jié)點號與面荷載的函數(shù)關(guān)系命令：SFFUN,Lab,Par,Par2Lab---面荷載標識符，結(jié)構(gòu)分析為PRES。Par---儲存面荷載值的參數(shù)名（數(shù)組參數(shù)）。Par2---用于復數(shù)輸入時的第二個值。該命令定義節(jié)點號與面荷載的函數(shù)關(guān)系，數(shù)組中值的位置（數(shù)組下標）表示節(jié)點號，數(shù)組值表示面荷載的大小。該命令對于施加由其它軟件計算出的節(jié)點面荷載時比較有用，但對于ANSYS自動生成的有限元模型，其節(jié)點編號由系統(tǒng)自動確定，顯然要直接應用這種函數(shù)關(guān)系并不容易。該命令所定義的函數(shù)關(guān)系，可用于SF和SFE命令。!EX4.5節(jié)點號及其荷載函數(shù)finish$/clear$/prep7et,1,45$blc4,,,10,10,20!定義單元類型，創(chuàng)建長方體esize,5$vmesh,all!定義單元尺寸，劃分網(wǎng)格*dim,mypres,,100!定義數(shù)組mppres*do,i,1,100$mypres(i)=i*10.0$*enddo!為數(shù)組賦值sffun,pres,mypres(1)!定義節(jié)點號與面荷載函數(shù)關(guān)系nsel,s,loc,y,10$sf,all,pres,10!選擇節(jié)點群，施加面荷載SFLIST!該面荷載的節(jié)點上的值為10+i*10*DO,I,1,100$MYPRES(I)=I*50.0$*ENDDO!為數(shù)組重新賦值，定義另組關(guān)系NSEL,S,LOC,z,20$SF,ALL,PRES,0!選擇節(jié)點群，并施加面荷載ALLSEL$SFLIST!列表顯示所有面荷載的值⑶定義面荷載梯度命令：SFGRAD,Lab,SLKCN,Sldir,SLZER,SLOPELab---面荷載標識符，結(jié)構(gòu)分析為PRES。SLKCN---斜率坐標系的參考號，缺省為0（總體直角坐標系）。Sldir---在SLKCN坐標系中梯度（或斜率）的方向，其值可?。?X（缺?。貉豖方向的斜率，對非直角坐標系為R方向；=Y：沿Y方向的斜率，對非直角坐標系為θ方向；=Z：沿Z方向的斜率，對球或環(huán)坐標系為φ方向；SLZER---斜率基值為0的坐標位置。如為角度則單位為度，如果奇點在180°則SLZER在±180°之間，如果奇點在0°，則SLZER在0°～360°之間。SLOPE---斜率值，即單位長度或單位角度的荷載值，沿Sldir正方向遞增為正，遞減為負。該命令所定義的梯度（斜率）可為隨后的SF、SFE、SFL和SFA命令使用，每個節(jié)點處的荷載按下式計算：CVALUE=VALUE+(SLOPE×(COORD-SLZER))其中VALUE是命令SF、SFE、SFL和SFA中的參數(shù)值，COORD為節(jié)點坐標?！锒x的梯度僅在當前被激活，后面定義的梯度將替代前面的。★一旦設定了荷載梯度，則對隨后的荷載施加命令都有效?！锶∠奢d梯度，無參數(shù)的SFGRAD命令★命令SFGRAD,STAT可顯示當前的狀態(tài)。該命令不能對PIPE系列單元施加梯度荷載，且該命令不能采用表格型邊界條件。其余命令如SFSCALE、SFCUM、SFLIST和SFDELE等使用方法與前面同類命令類似。但SFSUM僅對節(jié)點群荷載有效（SF命令施加的荷載），對于SFE、SFL及SFA無效。2.施加單元荷載⑴在單元上施加面荷載命令：SFE,ELEM,LKEY,Lab,KVAL,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4ELEM---擬施加面荷載的單元號，也可為ALL或元件名。LKEY---與面荷載相關(guān)的荷載控制參數(shù)，缺省為1，在每個單元的幫助中有說明。Lab---面荷載標識符，結(jié)構(gòu)分析為PRES。KVAL---當Lab=PRES時，KVAL=0或1表示VAL1~VAL4為壓力的實部KVAL=2表示VAL1~VAL4為壓力的虛部。VAL1---第一個面荷載值或表格邊界條件名稱，比較典型的是在面上的第1個節(jié)點上，節(jié)點的順序在單元中明確地給定。VAL2~VAL4---為面上節(jié)點的第2、3、4個面荷載值，如果為空，則與VAL1相等；如果為0或其它空值則均為0；對于2D平面單元，可對單元的任一面（實為單元邊界）施加面荷載，荷載施加到該單元面的角節(jié)點上（高次單元的中間節(jié)點荷載由系統(tǒng)自動處理），相鄰角節(jié)點的數(shù)值可以不等。對于3D體單元，用SFE施加面荷載時也要確定面號及方向才能保證正確（可根據(jù)單元節(jié)點列表確定單元面號），同樣也可施加不同的荷載值使得該面上各節(jié)點荷載不同。對于SHELL單元，其①和②面為底面和頂面，其余為側(cè)面（側(cè)邊）。SF和SFE比較而言，對2D平面單元，SF施加單元周邊面荷載較為方便，而SFE則施加單元任一邊面荷載較為方便；對于3D體單元，SF施加的面荷載對各節(jié)點是等值的（除非使用SFFUN定義），而SFE可施加各節(jié)點不等值和等值兩種面荷載；對于SHELL單元，SFE較SF方便。一般而言，對于通過幾何模型生成的有限元模型，通過SFL和SFA命令施加荷載更加便捷，且不易出錯。⑵在梁單元施加面荷載命令：SFBEAM,ELEM,LKEY,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2J,IOFFST,JOFFSTELEM---擬施加面荷載的單元號，也可為ALL或元件名。LKEY---荷載面號(缺省為1)，在每個梁單元的幫助中有說明。Lab---面荷載標識符，結(jié)構(gòu)分析為PRES。VALI,VALJ---節(jié)點I和J附近的荷載數(shù)值。如VALJ為空則與VALI相同，否則為其輸入值。VAL2I,VAL2J---當前未啟用。IOFFSET---VALI荷載值的作用點離開I節(jié)點的距離。JOFFSET---VALJ荷載值的作用點離開J節(jié)點的距離。該命令是對梁單元（BEAM系列）施加單元荷載的惟一命令，施加到梁單元線（LINE）上的荷載不能轉(zhuǎn)換到有限元模型。梁單元荷載有線性分布荷載、局部線性分布荷載、跨間集中力三種。對于梁單元的垂直和切向分布荷載其單位為“力/長度”，而對于端部荷載則為“力”?！锞€性分布荷載：如節(jié)點I和節(jié)點J的橫向分布集度分別為q1和q2，則命令為：sfbeam,elem,1,pres,q1,q2★局部線性分布荷載，q1到節(jié)點I的距離為a1，q2到節(jié)點J的距離為a2,則命令為：sfbeam,elem,1,pres,q1,q2,,,a1,a2★跨間集中力：設集中力為p1,到節(jié)點I的距離為a1，則命令為sfbeam,elem,1,pres,p1,,,,a1,-1!注意JOFFSET必須設為-1。所有荷載均相對于單元而言，對每個單元可施加多個LKEY不同的荷載，但對于同一LKEY值，只能施加一種。如BEAM3單元LKEY=1為垂直單元軸線的荷載，LKEY=2為平行單元軸線的分布荷載，而LKEY=3或4時為單元端部面荷載（力）；同時可利用keyopt(10)設置長度或長度比確定IOFFSET或JOFFSET。!EX4.7在梁單元上施加荷載finish$/clear$/prep7et,1,beam3!定義單元類型k,1$k,2,10$l,1,2!創(chuàng)建關(guān)鍵點和線esize,,10$lmesh,all!定義單元數(shù)目，劃分單元/pnum,elem,1!設置單元號顯示sfbeam,3,1,pres,50,100!單元3施加垂直線性分布荷載，值分別為50和100sfbeam,5,1,pres,100!單元5施加垂直均布荷載，值為100sfbeam,7,1,pres,50,100,,,0.2,0.1!單元7施加垂直局部線性分布荷載，值為50和100!50距離I節(jié)點0.2，100距離J節(jié)點為0.1sfbeam,9,1,pres,100,,,,0.4,-1!單元9施加集中荷載100，距離I節(jié)點0.4sfbeam,3,2,pres,50,100,,,0.2,0.1!單元3施加切向局部線性分布荷載3.在線上施加面荷載命令：SFL,LINE,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2JLINE---擬施加荷載的線號，也可為ALL或元件名。Lab---面荷載標識符，結(jié)構(gòu)分析為PRES。VALI---線始端關(guān)鍵點處的面荷載值，也可為表格型邊界條件的表格名。VALJ---線末端關(guān)鍵點處的面荷載值，也可為表格型邊界條件的表格名。如為空（缺?。┡cVALI相等，否則采用輸入數(shù)據(jù)。VAL2I,VAL2J---為復數(shù)輸入時的虛部，而VALI和VALJ則為實部。該命令僅對2D面單元的邊界（線）、軸對稱單元本身、殼單元邊界（線）有效，對3D實體單元的線無效。對于2D面單元，其輸入的面荷載值為“力/面積”；而對殼單元，其輸入的面荷載值為“力/長度”，這點需要特別注意。4.在面上施加面荷載命令：SFA,AREA,LKEY,Lab,VALUE,VALUE2AREA---擬施加面荷載的面號，也可為ALL或元件名。LKEY---荷載施加的面號(缺省為1)。如果面為體單元的表面，則LKEY將被忽略；對殼單元LKEY可取1或2，而其它值無效，單元幫助中有詳細說明。Lab---面荷載標識符，結(jié)構(gòu)分析為PRES。VALUE---面荷載值，也可為表格名稱。VALUE2---對結(jié)構(gòu)分析無意義。該命令對殼單元和3D體單元的面施加法向面荷載，對2D面單元無效。5.面荷載梯度及其加載定義面荷載梯度后，可在SF、SFE、SFL和SFA命令中使用。如前所述，SFE、SFL及SFBEAM命令可以直接施加線性分布荷載，采用SFGRAD命令定義荷載梯度后，使用SF和SFA命令施加線性分布荷載比較方便，如靜水壓力、圓柱體分布壓力等。!EX4.9利用荷載梯度在直角坐標系下的施加方法FINISH$/CLEAR$/PREP7et,1,82$blc4,,,10,60!定義單元類型，創(chuàng)建面esize,2$amesh,all!定義單元尺寸，劃分網(wǎng)格/PSF,PRES,NORM,2!設置荷載顯示方式sfgrad,pres,,y,0,-5!定義荷載梯度，SLZER=0，沿Y正方向遞減5單位/長度nsel,s,loc,x,0!選擇X=0，且Y=0~40的節(jié)點群sel,r,loc,y,0,40sf,all,pres,600!對節(jié)點群施加面荷載，基值（Y=SLZER=0處）為600!上述荷載施加結(jié)果：Y=0處為600，Y=40處為600+(40-0)×(-5)=400sfgrad,pres,,y,30,-20!再重新定義梯度荷載，SLZER=30，斜率為-20nsel,s,loc,x,10!選擇X=10的節(jié)點群sf,all,pres,0!對節(jié)點群施加面荷載，基值（Y=SLZER=30處）為0allsel$eplot!如圖4-1所示6.表面效應單元施加面荷載如前所述，施加具有LKEY參數(shù)的面荷載與單元類型相關(guān)，★對于2D面單元僅可在單元邊上或邊界上施加平行于單元面的荷載；★對于3D體單元，僅可施加單元面法向面荷載；★對于3D殼單元，可施加單元面法向面荷載和在單元邊上或邊界上施加平行于單元面的荷載。但有時所要施加的荷載不屬于上述情況，例如面的切向荷載或其它非法向面荷載等，此時可使用表面效應單元覆蓋所要施加荷載的表面，并用這些單元作為“管道”施加所需荷載。如2D面單元和3D單元可分別使用SURF153單元和SURF154單元。finish$/clear$/prep7et,1,solid95$et,2,surf154!定義SOLID95單元和表面效應單元surf154blc4,,,10,10,40!創(chuàng)建長方體esize,5$vmesh,all!定義單元尺寸，劃分網(wǎng)格/psf,pres,tany,2!設置壓力顯式方式（單元坐標系Y切向）nsel,s,loc,y,10!選擇Y=10的所有節(jié)點type,2$esurf!設置單元類型2,生成表面效應單元esel,s,type,,2!選擇單元類型為2的單元（表面效應單元）sfe,all,3,pres,,100!施加LKEY=3的面荷載（切向）allsel!可查看單元荷載（求解過程與SURF154無關(guān)）4.1.5施加體荷載在結(jié)構(gòu)分析中，ANSYS的體荷載只有溫度，其標識符為TEMP。位置命令功能位置命令功能節(jié)點BF對節(jié)點施加體荷載單元BFE在單元上施加體載BFSCALE比例縮放節(jié)點體荷載BFESCALE比例縮放單元體載BFCUM累加節(jié)點體荷載BFECUM累加單元體荷載BFUNIF所有節(jié)點施加均布體載BFELIST單元體荷載列表BFLIST節(jié)點體荷載列表BFEDELE刪除單元體荷載BFDELE刪除節(jié)點體荷載線BFL在線上施加體荷載關(guān)鍵點BFK在關(guān)鍵點上施加體荷載BFLLIST線上體荷載列表BFKLIST關(guān)鍵點上體荷載列表BFLDELE刪除線上體荷載BFKDELE刪除關(guān)鍵點上體荷載體BFV在體上施加體荷載面BFA在面上施加體荷載BFVLIST體上體荷載列表BFALIST面上體荷載列表BFVDELE刪除體上體荷載BFADELE刪除面上體荷載轉(zhuǎn)換BFTRAN體荷載轉(zhuǎn)換幾個主要的體荷載施加命令如下：BF,NODE,Lab,VAL1BFE,ELEM,Lab,STLOC,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4BFK,KPOI,Lab,VAL1BFL,LINE,Lab,VAL1BFA,AREA,Lab,VAL1BFV,VOLU,Lab,VAL1其使用方法與面荷載施加命令類似，例如第1個參數(shù)均為圖素編號，也可為ALL或元件名；第2個參數(shù)Lab=TEMP或FLUE；VAL1～VAL4為體荷載值，其中VAL2~VAL4為單元不同位置上的體荷載值；STLOC為VAL1指定一個對應的起始位置。4.1.6施加慣性荷載慣性荷載有加速度、角速度和角加速度。命令功能備注ACEL對物體施加加速度在總體直角坐標系下OMEGA對旋轉(zhuǎn)物體施加角速度在總體直角坐標系下DOMEGA對旋轉(zhuǎn)物體施加角加速度在總體直角坐標系下CGLOC定義參考坐標系原點相對于總體直角坐標系CGOMGA施加參考坐標系下的角速度在參考坐標系下DCGOMG施加參考坐標系下的角加速度在參考坐標系下CMOMEGA在單元元件上施加參考坐標系下的角速度繞參考坐標系旋轉(zhuǎn)軸CMDOMGA在單元元件上施加參考坐標系下的角加速度繞參考坐標系旋轉(zhuǎn)軸IRLF慣性釋放計算見4.2.1中的介紹STAT,INRTIA列表顯式慣性荷載慣性荷載沒有刪除命令，要刪除慣性荷載，需將荷載值設為0，且為斜坡荷載。ACEL、OMEGA和DOMEGA命令分別用于施加在總體直角坐標系中的加速度、角速度和角加速度。需要注意的是ACEL命令施加的是加速度不是重力場，因此要施加一個-Y方向的重力場，必須施加一個＋Y方向的加速度。使用CGOMGA和DCGOMG命令定義一轉(zhuǎn)動物體的加速度和角加速度，但為相對于參考坐標系轉(zhuǎn)動時的物理量（該物體繞參考坐標系轉(zhuǎn)動）。CGLOC命令用于指定參考坐標系相對于整個笛卡爾坐標系的位置。CMOMEGA和CMDOMGA命令在單元元件上施加參考坐標系下的角速度和角加速度。ANSYS定義的三種類型轉(zhuǎn)動為：①整個結(jié)構(gòu)繞總體直角坐標系轉(zhuǎn)動（OMEGA和DOMEGA命令輸入）；②單元元件繞參考坐標系軸的轉(zhuǎn)動（CMOMEGA和CMDOMEGA命令）；③整體直角坐標系繞加速度原點的轉(zhuǎn)動（CGOMGA、DCGOMG和CGLOC命令）。以上三種類型轉(zhuǎn)動中，可兩兩組合同時施加到結(jié)構(gòu)上。此處僅介紹ACEL命令及使用方法，命令如下：命令：ACEL,ACELX,ACELY,ACELZ其中ACELX,ACELY,ACELZ分別為總體直角坐標系X軸、Y軸和Z軸的結(jié)構(gòu)線加速度值。4.1.7施加耦合場荷載在耦合場分析中，通常將包含一個分析中的結(jié)果施加在第二個分析中作為荷載，例如可將熱分析中計算得到的節(jié)點溫度，作為體積荷載施加到結(jié)構(gòu)分析中，形成耦合場荷載。施加耦合場荷載的命令為LDREAD命令，該命令是從一個結(jié)果文件讀出數(shù)據(jù)然后作為荷載施加到模型上。因此該命令不僅僅在施加耦合場荷載時使用，也可用于其它分析目的，例如可用于結(jié)構(gòu)分析中讀入反作用力作為進一步分析的荷載等。命令：LDREAD,Lab,LSTEP,SBSTEP,TIME,KIMG,Fname,Ext4.1.8初應力荷載及施加初應力（InitialStress）可以指定為一種“荷載”進行施加，但僅在靜態(tài)分析和全瞬態(tài)分析中可以使用，可以用于線性分析或非線性分析。初應力荷載只能在第一個荷載步中施加，且ANSYS支持初應力荷載的單元類型有：PLANE2、PLANE42、PLANE82、PLANE182、PLANE183、SOLID45、SOLID92、SOLID95、SOLID185、SOLID186、SOLID187、SHELL181、SHELL208、SHELL209、LINK180、BEAM188、BEAM189。初應力荷載是單元坐標系下的值，如果單元坐標系與總體坐標系不同應謹慎。初應力荷載只能在求解層施加.初應力荷載的施加采用覆蓋方式，即多次施加時后面命令結(jié)果覆蓋前面的命令結(jié)果。初應力荷載施加在被選擇的單元上，如果單元選擇集為空或不選擇某些單元，則不施加初應力荷載到這些單元上。命令功能備注ISTRESS施加初始常應力荷載在求解層使用ISFILE從文件施加初應力荷載在求解層使用USTRESS用戶子程序施加初應力荷載可參考用戶子程序ISWRITE生成初應力文件在求解層使用1.施加初始常應力荷載命令：ISTRESS,Sx,Sy,Sz,Sxy,Syz,Sxz,MAT1,MAT2,MAT3,MAT4,MAT5,MAT6,MAT7,MAT8,MAT9,MAT10Sx,Sy,Sz,Sxy,Syz,Sxz---初始的常應力值。MAT1～MAT10---初應力擬施加到的材料編號，如沒有指定，則施加到所有材料上。該命令對所選擇的單元施加一組初始常應力值。2.從文件施加初應力荷載命令：ISFILE,Option,Fname,Ext,--,LOC,MAT1,MAT2,MAT3,MAT4,MAT5,MAT6,MAT7,MAT8,MAT9,MAT10Option---初應力荷載操作控制參數(shù)，其值可?。?READ（缺?。簭奈募x入初應力數(shù)據(jù)；=LIST：列出已經(jīng)讀入的初應力；=DELE：刪除已經(jīng)讀入的初應力。Fname---當Option=READ時，F(xiàn)name為一目錄和文件名。當Option=LIST或DELE時，F(xiàn)name為列表或刪除單元編號上的初應力。Ext---文件擴展名或?qū)犹枺擣name為空時，Ext缺省為“IST”。如果Option=LIST或DELE則Ext為層殼單元的層號。LOC---總體位置標志，確定每個單元內(nèi)初應力要施加的位置，其值可取：=0（缺?。涸趩卧|(zhì)心上施加初應力；=1：單元積分點上施加初應力；=2：在單元指定位置上施加初應力。即由初應力文件確定將初應力荷載施加到什么位置，此時各個單元施加的位置可以不相同。=3：常應力狀態(tài)。用初應力文件中的第一個應力數(shù)據(jù)將所有單元初始化為一個常應力。MAT1～MAT10---初應力擬施加到的材料編號。該命令對所選擇的單元施加初應力荷載，初應力的單元號與所選擇的單元號相對應。3.生成初應力文件命令：ISWRITE,Switch其中Switch參數(shù)控制初應力文件是否生成文件，其中可?。篛N：以工作文件及擴展名IST生成初應力文件，并寫入數(shù)據(jù)；OFF：不生成初應力文件。該命令僅在求解層有效，如果已有同名文件存在則覆蓋之。該命令不支持CDWRITE命令。用ISWRITE命令寫出的應力為單元積分點應力，對于非線性分析，寫入的應力數(shù)據(jù)為收斂后應力；對于線性分析，為求解完成后的應力。因此其初應力文件標志區(qū)數(shù)據(jù)總為eis,elemno,1，其中elemno為單元號，而1表示為積分點應力的位置標識。在用ISFILE命令讀入時，如果位置標志為0，則采用各單元的第一個應力記錄；如果位置標志為2，則采用初應力文件中的位置標志（即1）；如果位置標志為3，則采用應力文件的第一個應力數(shù)據(jù)。!EX4.12初應力荷載finish$/clear$/filname,colu1$/prep7!定義工作文件名為colu1et,1,plane82$mp,ex,1,2e5$mp,nuxy,1,0.3!定義單元類型和材料屬性blc4,,,1,10$esize,2$amesh,all!創(chuàng)建面，定義網(wǎng)格尺寸，劃分網(wǎng)格nsel,s,loc,y,0$d,all,uy$d,1,ux!施加約束條件nsel,s,loc,y,10$sf,all,pres,-10!施加節(jié)點面荷載allsel$finish/solu$iswrite,on!進入求解層，打開初應力文件生成開關(guān)solve$finish!求解生成初應力文件（在當前工作目錄中）Colu1.ist文件格式及內(nèi)容!*******INITIALSTRESSFILEcolu1.ist!INITIALSTRESSRECORDFORELEMENT1!SXSYSZSXYSYZSXZeis,1,1-0.283773E-1210.00000.00000-0.189735E-120.000000.00000-0.112355E-1210.00000.00000-0.200682E-120.000000.000000.195843E-1210.00000.00000-0.162630E-120.000000.000000.200728E-1210.00000.00000-0.196512E-120.000000.00000!!INITIALSTRESSRECORDFORELEMENT2!SXSYSZSXYSYZSXZeis,2,1-0.205613E-1210.00000.00000-0.562951E-130.000000.00000-0.259348E-1210.00000.00000-0.316921E-120.000000.000000.501821E-1210.00000.000000.263753E-120.000000.000000.525358E-1210.00000.00000-0.577546E-120.000000.00000!!INITIALSTRESSRECORDFORELEMENT5!SXSYSZSXYSYZSXZeis,5,1-0.774758E-1110.00000.000000.397402E-110.000000.00000-0.771516E-1110.00000.00000-0.398236E-110.000000.000000.100182E-1010.00000.000000.604651E-120.000000.000000.100338E-1010.00000.00000-0.587971E-120.000000.00000!為說明問題，這里重新建模finish$/clear$/filname,colu2$/prep7!定義工作文件名為colu2et,1,plane82$mp,ex,1,2e5$mp,nuxy,1,0.3!定義單元類型和材料屬性blc4,,,1,10$esize,2$amesh,all!創(chuàng)建面，定義網(wǎng)格尺寸，劃分網(wǎng)格nsel,s,loc,y,0$d,all,uy$d,1,ux$alls!施加約束條件/solu!進入求解層loc=2!定義位置參數(shù)，改變此參數(shù)可得到不同的加載效果isfile,read,colu1,ist,,loc!從文件colu1.ist中讀入初應力并作為荷載施加isfile,list!查看施加的初應力荷載solve!求解并可查看結(jié)果初應力荷載不是施加“應力歷史”而是一種“荷載”。因此對于用ISWRITE命令生成的初應力文件，再用ISFILE命令讀入后，當僅有初應力荷載時，其效果是模型中應力為零而位移與原荷載產(chǎn)生的位移反向。要消除由于初應力荷載引起的位移且保持模型中應力不變，可將原荷載一并施加，此時模型中應力與原荷載產(chǎn)生的應力相同，但位移場為零（位移很小，可認為是零）。一懸臂梁在端部受集中力作用，先生成初應力文件；然后再施加初應力荷載和集中力；計算后可得到荷載作用下的應力場但無位移場。!EX4.13懸臂梁荷載作用下的應力場但無位移場finish$/clear$/filname,cant1$/prep7!定義工作文件名等et,1,PLANE42$mp,ex,1,2e5$mp,nuxy,1,0.3!定義單元類型、材料特性等blc4,,,10,1$esize,0.5$amesh,all!創(chuàng)建面、劃分網(wǎng)格等nsel,s,loc,x,0$d,all,all$allsel!施加約束等f,2,fy,-10$finish!施加端部集中荷載等/solu$iswrite,on$solve!求解，生成初應力文件等/post1$pldisp$plnsol,s,x!查看求解結(jié)果等/solu!再次進入求解層。也可重新開始一個工作和恢復模型等isfile,read,cant1,ist,,2!讀入初應力文件，作為荷載施加!fdele,all,all!如果刪除原荷載則僅有初應力荷載，否則為二者共同作用solve!求解（此時荷載為原荷載和初應力荷載）/post1$pldisp$plnsol,s,x!查看求解結(jié)果4.1.9荷載步及相關(guān)概念與荷載有關(guān)的幾個術(shù)語或概念為：荷載步（LoadSteps）、荷載子步（Substeps）、斜坡荷載（RampedLoads）、階躍荷載（SteppedLoads）、時間（Time）及時間步（Timestep）、平衡迭代（EquilibriumIterations）。與土木工程相同的概念如荷載工況和荷載組合等，將在后處理中予以介紹。1.荷載步、荷載子步和平衡迭代荷載步是為求解而定義的荷載配置，可根據(jù)荷載歷程（時間和空間）在不同的荷載步內(nèi)施加不同的荷載。例如在結(jié)構(gòu)線性靜態(tài)分析中，可將結(jié)構(gòu)自重和外荷載分兩步施加到結(jié)構(gòu)上，第一個荷載步可施加自重，第二個荷載步可施加外荷載等。荷載子步是在某個荷載步之內(nèi)的求解點（由程序定義荷載增量），不同分析中荷載子步有不同的目的。例如在線性靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析中，使用子步逐漸增加荷載可獲得精確解；在瞬態(tài)分析中使用子步可得到較小的積分步長，以滿足瞬態(tài)時間積累法則；在諧分析中，使用子步可獲得不同頻率下的解。平衡迭代是在給定子步下為了收斂而進行的附加計算。在非線性分析中，平衡迭代作為一種迭代修正具有重要作用，迭代計算多次收斂后得到該荷載子步的解。2.斜坡荷載和階躍荷載當在一個荷載步中設置一個以上子步時，就必須定義荷載是斜坡荷載或是階躍荷載。階躍荷載指荷載全值施加在第一個荷載子步，其余荷載子步內(nèi)荷載保持不變。對于荷載步2按要求是由荷載步1的全值荷載突然卸載，而程序?qū)嶋H上是從荷載步1的終點到荷載步2的第一個子步內(nèi)完成的，所以可增加荷載步2的子步數(shù)（減小時間增量）以模擬突然卸載過程。斜坡荷載指在每個荷載子步，荷載逐漸增加，在該荷載步結(jié)束時達到荷載全值。載步內(nèi)子步的荷載采用線性內(nèi)插。3.時間及時間步在所有靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析中，不管是否與時間“真實”相關(guān)，ANSYS都使用時間作為跟蹤參數(shù)。在瞬態(tài)分析或與速率有關(guān)的靜態(tài)分析（如蠕變或粘塑性）中，時間代表實際的按年月順序的時間，可用小時、分、秒等表示。在指定荷載歷程的同時，在每個荷載步終點給時間賦值。對于與速率無關(guān)的靜態(tài)分析，時間僅僅成為識別荷載步和子步的計數(shù)器，每一個荷載步和子步都與惟一的時間點對應，故子步也稱時間步。因此這種情況下，“time”可用任意單位和數(shù)值。在缺省情況下，程序自動對time賦值，例如在荷載步1結(jié)束時time=1，在荷載步2結(jié)束時time=2等等。該time在后處理的時間（荷載）---變形曲線中非常有用。當采用弧長法求解時，時間不必單調(diào)增加，可以為負值。荷載步和子步都與時間點對應，即荷載步或子步是一定時間間隔內(nèi)的系列荷載。兩個連續(xù)子步之間的時間差稱為時間步長或時間增量。平衡迭代就是為收斂在給定時間點上進行迭代求解的方法。4.2荷載步選項及設置4.2.1輸出選項1.控制寫入數(shù)據(jù)庫和結(jié)果文件的結(jié)果數(shù)據(jù)命令：OUTRES,Item,FREQ,CnameItem---寫入數(shù)據(jù)庫和結(jié)果文件的解項（結(jié)果）控制參數(shù)，其值可?。?ALL（缺省）：寫入所有解項；=ERASE：將當前設置恢復到ANSYS缺省狀態(tài)；=STAT：當前設置狀態(tài)列表；=BASIC：僅寫入NSOL,RSOL,NLOAD,STRS,FGRAD,FFLUX；=NSOL：僅寫入節(jié)點DOF結(jié)果，如UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ等；=RSOL：僅寫入節(jié)點反力結(jié)果；=V：僅寫入瞬態(tài)分析時的節(jié)點速度；=A：僅寫入瞬態(tài)分析時的節(jié)點加速度；=ESOL：僅寫單元結(jié)果，包括單元節(jié)點力NLOAD，單元節(jié)點應力STRS，單元彈性應變EPEL，單元熱、初始和膨脹應變EPTH，單元塑性應變EPPL，單元蠕變應變EPCR，單元節(jié)點梯度FGRAD，單元節(jié)點流量FFLUX，積分點位置LOCI，狀態(tài)變量SVAR（僅USERMAT時），單元表數(shù)據(jù)MISC等。FREQ---寫入內(nèi)容的頻率（即寫入哪個子步的結(jié)果），其值可?。?NONE：禁止寫入所有子步的內(nèi)容；=ALL：寫入每個子步的內(nèi)容，是諧分析或EXPASS打開時的缺省狀態(tài)；=LAST：寫入每個荷載步的最后子步內(nèi)容，是靜態(tài)或瞬態(tài)分析的缺省；=n：寫入荷載步中每隔n個子步的內(nèi)容（包括最后子步）；=-n：寫入荷載步中按子步均勻分割的n個子步的內(nèi)容（僅為自動時間步打開時）。=%array%：存有N個時間值的數(shù)組，程序根據(jù)這些值寫入數(shù)據(jù)，時間值為升序，且數(shù)值介于荷載步的開始和結(jié)束時間之間。多荷載步時，必須改變時間值以保證在荷載步開始和結(jié)束時間之間（可重新定義數(shù)組和時間）。Cname---為CM命令創(chuàng)建的存放單元或節(jié)點的元件名。如Item=ALL或BASIC或RSOL等就不能使用元件名。該命令控制寫入數(shù)據(jù)庫和結(jié)果文件的數(shù)據(jù)，當分析生成的結(jié)果文件特別大時，可采用該命令有選擇的寫入數(shù)據(jù)，以控制RST文件的大小并節(jié)約資源。該命令如重復執(zhí)行，則采用后執(zhí)行的設置，即可利用此特性先后設置不同的參數(shù)，寫入不同荷載步下的不同數(shù)據(jù)內(nèi)容。2.結(jié)果輸出控制命令：OUTPR,Item,FREQ,Cname其中參數(shù)意義同OUTRES命令的參數(shù)，但該命令是控制向輸出文件.OUT寫入的內(nèi)容。利用OUTRES和OUTPR組合可嚴格控制輸出的內(nèi)容和數(shù)據(jù)。3.圖形求解追蹤器命令：/GST,Lab其中Lab為打開或關(guān)閉圖形求解追蹤器控制參數(shù)，如Lab=ON則打開，如Lab=OFF則關(guān)閉。GST將保存以GST為擴展名的文件中（GST文件以ANSYS的DISPLAYW程序閱讀）。GST方式僅適用于非線性結(jié)構(gòu)分析等模擬，如求解時平衡迭代與收斂過程的圖形。4.慣性釋放計算控制命令：IRLF,KEY其中KEY為是否考慮慣性釋放控制參數(shù)，其值可?。?0（缺省）：無慣性釋放計算；=1：用慣性釋放力平衡荷載；=-1：僅為輸出預計算總質(zhì)量，不考慮慣性釋放?？墒褂肐RLIST命令顯示慣性釋放計算結(jié)果。慣性釋放（inertiarelief）就是通過計算加速度施加慣性力來平衡外荷載，利用慣性釋放可求解“全自由”結(jié)構(gòu)，如水中的船舶、空中的飛機、航天器等結(jié)構(gòu)的靜力分析。當然也可利用慣性釋放求解外荷載自平衡結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形（加速度為0）。在求解全自由結(jié)構(gòu)或自平衡結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形時，可不施加任何約束，也可施加且僅可施加一個節(jié)點的“虛約束”，該節(jié)點約束僅僅為防止剛體位移或剛體轉(zhuǎn)動所必須的約束（如對2D結(jié)構(gòu)，可施加3個自由度約束；對3D結(jié)構(gòu)可施加6個自由度約束）。在求解時，程序先計算在外荷載作用下結(jié)構(gòu)各節(jié)點的加速度，然后將加速度轉(zhuǎn)化為慣性力反向施加到每個節(jié)點上，由此構(gòu)造一個平衡的力系（支座反力為0）,從而求解得到所有節(jié)點相對“虛支座”的位移及結(jié)構(gòu)的荷載響應。各節(jié)點加速度通過結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣和外荷載計算得到，當然包括平移加速度和轉(zhuǎn)動加速度。慣性釋放僅用于靜態(tài)分析，且非線性、子結(jié)構(gòu)、點單元及軸對稱單元等不支持慣性釋放，梁單元和層殼單元的質(zhì)心偏置和變截面梁單元也不支持慣性釋放；同時使用2D和3D單元的結(jié)構(gòu)模態(tài)分析也不推薦使用。如果在第二及后續(xù)荷載步使用慣性釋放，則必須在第一荷載步打開EMATWRITE命令，以便使用單元剛度矩陣。例如一開口框架受自平衡的外荷載作用，求其結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形。finish$/clear$/prep7et,1,beam3$mp,ex,1,2.1e11!定義單元類型及材料特性mp,prxy,1,0.3$mp,dens,1,7800$r,1,0.2,0.05,0.2!定義質(zhì)量密度和實常數(shù)k,1,10,10$k,2,15,10$k,3,15,15$k,4,10,15!創(chuàng)建關(guān)鍵點l,1,2$l,2,3$l,3,4$lesize,all,,,10$lmesh,all!創(chuàng)建線，并劃分網(wǎng)格等/solu!進入求解層antype,0$irlf,1!定義分析類型，打開慣性釋放d,19,all!對節(jié)點19施加約束（可對任意一個節(jié)點施加約束）f,22,fy,1000$f,1,fy,-1000!施加一對集中力（自平衡）solve$finish$/post1!求解并進入后處理層pldisp,1!顯示變形圖（約束僅對剛體位移有影響，對變形形狀無影響）etable,mi,smisc,6!定義單元彎矩表etable,mj,smisc,12plls,mi,mj,-1!顯示彎矩圖（與靜力計算結(jié)果相等）irlist!顯示慣性釋放加速度等數(shù)據(jù)PRRSOL!顯示支座反力（極小，屬于計算誤差）4.2.2其它選項荷載步選項的其它控制命令主要包括了參考溫度、三角矩陣、諧荷載、生死單元、約束方程常數(shù)、端點自由度釋放、節(jié)點坐標更新、改變材料等內(nèi)容。1.定義參考溫度命令：TREF,TREFV其中TREFV為熱膨脹的參考溫度，缺省值為0.0℃該命令為結(jié)構(gòu)和顯式動力分析中的熱應變計算設定參考溫度，熱應變將按α×(T-TREFV)計算，其中α為熱膨脹系數(shù)，T是單元溫度。如果α為隨溫度變化時，TREFV也應有一定的溫度范圍。參考溫度也可在MP命令中使用REFT參數(shù)定義，如MP,REFT,MAT,C0；C0必須為一常數(shù)（不隨溫度變化），且此值將施加到MAT號材料上。但TREF命令所定義的參考溫度將施加到所有材料上。2.重新使用三角化矩陣的設置命令：KUSE,KEY其中KEY為重新使用三角化矩陣的控制參數(shù)，其中可?。?0（缺?。河沙绦蜃詣哟_定是否再使用以前用過的三角化剛度矩陣；=1：強迫使用以前用過的三角化剛度矩陣，主要用在重啟動分析中。=-1：生成所有單元剛度矩陣，并用于重新形成一個新的三角化剛度矩陣。該命令定義在當前荷載步的子步中是否要使用以前的三角化剛度矩陣，僅對靜態(tài)分析或完全瞬態(tài)分析適用，如后續(xù)荷載步的頻率不變也可適用與完全諧分析（-1參數(shù)無效）。4.定義生死單元殺死命令：EKILL,ELEM激活命令：EALIVE,ELEM其中ELEM為擬殺死或激活的單元號，也可為ALL或元件名。EKILL命令“殺死單元”，被殺死的單元仍然保存在模型中，但對總體剛度矩陣的貢獻為0（或接近0，見下面的ESTIF命令），對整體質(zhì)量矩陣也無貢獻，可在適當?shù)臅r候用EALIVE命令激活。EALIVE命令“激活被殺死的單元”，被激活的單元具有“零”應變狀態(tài)。單元殺死后，其接近零剛度的定義由命令ESTIF,KMULT定義，其中KMULT為殺死單元的剛度矩陣乘子，其缺省值為1E-6。在模擬施工過程和材料相變等分析中生死單元用途很大，在后面相關(guān)章節(jié)中介紹。6.定義端點自由度釋放命令：ENDRELEASE,--,TOLERANCE,Dof1,Dof2,Dof3,Dof4TOLERANCE---相鄰單元的角度容差（度），缺省為20°。如TOLERANCE=-1則為所選擇的所有單元，并對所選擇單元的交點進行自由度釋放。Dof1~Dof4---擬釋放的自由度。可?。?WARP（缺?。菏褂寐N曲自由度；=ROTX：釋放繞X軸的轉(zhuǎn)動自由度；=ROTY：釋放繞Y軸的轉(zhuǎn)動自由度；=ROTZ：釋放繞Z軸的轉(zhuǎn)動自由度；=UX：釋放X方向的平動自由度；=UY：釋放Y方向的平動自由度；=UZ：釋放Z方向的平動自由度；=BALL：形成球鉸（等于釋放WARP,ROTX,ROTY,ROTXZ）。該命令對所選擇的單元和節(jié)點進行自由度釋放，且僅適用于BEAM188和BEAM189單元。當相鄰單元的連接角度超過設定容差（TOLERANCE）時，進行自由度釋放。BEAM18x單元系列支持“約束翹曲”，但當單元的連接角度超過一定角度時應釋放“翹曲自由度”；同時也可釋放其它自由度。自由度釋放實質(zhì)上是耦合自由度，但由程序自動耦合（程序又指定了新的節(jié)點，并進行了單元節(jié)點調(diào)整，然后建立耦合集），其優(yōu)點是用戶不必在同一位置創(chuàng)建兩個節(jié)點，然后用CP設置自由度耦合。自由度釋放生成的耦合集可用CPLIST命令查看。!EX4.15端點自由度釋放finish$/clear$/prep7et,1,beam189$mp,ex,1,2.1e11$mp,prxy,1,0.3sectype,1,beam,csolid$secdata,0.2k,1$k,2,10$k,3,15,5$k,4,10,5$l,1,2$l,2,3latt,1,,1,,4,,1$lesize,all,,,10$lmesh,allfinish$/solulsel,s,loc,y,0$esll$sfbeam,all,1,pres,40000dk,1,all$dk,3,all$allselnlist$elist!可查看節(jié)點數(shù)為61,并注意10和11單元的節(jié)點號endrelease,,30,ballNLIST$elist$CPLIST!自動生成了節(jié)點62,并注意11單元的節(jié)點號有改變solve$finish$/post1etable,m1,smisc,2etable,m2,smisc,15plls,m1,m27.根據(jù)位移更新當前激活節(jié)點的坐標命令：UPCOORD,FACTOR,KeyFACTOR---擬累加到節(jié)點坐標上的位移縮放因子，如果FACTOR=1則按位移值直接累加到節(jié)點的坐標上；如FACTOR=0.5則累加位移值的一半到節(jié)點的坐標上；如果FACTOR=-1則節(jié)點坐標減去實際位移值。Key---數(shù)據(jù)庫中位移是否清零的控制參數(shù)，其值可?。?OFF（缺?。簲?shù)據(jù)庫中的位移值不清零；=ON：數(shù)據(jù)庫中的位移值清零。該命令僅對保存在ANSYS數(shù)據(jù)庫中的位移進行相關(guān)操作，而不是那些保存在結(jié)果文件RST中的位移。該命令每執(zhí)行一次，則節(jié)點坐標就更新一次，如Key=ON則在更新后，數(shù)據(jù)庫中的位移就置為零值。與此命令類似的是UPGEOM命令。命令：UPGEOM,FACTOR,LSTEP,SBSTEP,Fname,ExtFACTOR---同UPCOORD命令中的參數(shù)。LSTEP---結(jié)果數(shù)據(jù)的荷載步編號，缺省為最后一個荷載步。SBSTEP---荷載步的子步編號，缺省為該荷載步的最后一個子步。Fname---結(jié)果文件名和目錄名，文件名不能缺省。Ext---文件擴展名且必須為RST。UPGEOM命令將以前分析所得到的位移累加到有限元模型上，并生成一個已變形的幾何形狀。如果重復執(zhí)行該命令，同樣將累加更新。此命令也不更新幾何模型，即幾何模型保持最初構(gòu)形不變。UPCOORD可在前處理層和求解層使用，但UPGEOM必須在前處理層使用；UPCOORD采用的是數(shù)據(jù)庫中的位移且可清零，而UPGEOM采用的是保存在RST文件中的位移；二者都改變節(jié)點坐標并生成變形的有限元模型，且都不改變幾何模型的構(gòu)形。8.改變材料性質(zhì)該選項中包括了材料庫的創(chuàng)建與存?。?MPLIB、MPWRITE、MPREAD）、溫度零點偏置（TOFFST）、改變指定單元的材料號（MPCHG）等，此僅介紹MPCHG命令。命令：MPCHG,MAT,ELEMMAT---材料參考號（由MP命令定義）。ELEM---單元編號，可取ALL以改變所有被選擇單元的材料號。該命令可以在求解層的各荷載步之間執(zhí)行（即連續(xù)的SOLVE），但不能用于荷載步文件。不能從線性材料改為非線性材料，也不能從一種非線性材料改為另外一種非線性材料。該命令可以用于材料性能變化的荷載步中，如混凝土滯回分析。9.任意荷載步總剛的輸出命令：WRFULL,Ldstep其中Ldstep為輸出控制參數(shù)，其值可?。?0（缺?。宏P(guān)閉該特性，即不專門輸出某個荷載步的總剛矩陣。=N：打開該特性，并在形成第N荷載步總剛后寫入文件。該命令適用于線性靜態(tài)、完全諧分析、完全瞬態(tài)分析且采用稀疏矩陣直接求解方法時，以及模態(tài)和屈曲分析，對非線性分析和P方法該命令不適用。一般求解時都生成.FULL文件，但當荷載步較多時，該命令則指定輸出特定荷載步時的總剛度矩陣。所寫出的.FULL文件為二進制文件，可進入/AUX2層，使用FILE和HBMAT命令將文件轉(zhuǎn)換為ASCⅡ文件。4.2.3生成荷載步文件如前所述，荷載步包括荷載及荷載步選項。當有多個荷載步時，可將每個荷載步存入一個文件（稱為荷載步文件），求解時調(diào)入某個荷載步文件并從中讀取數(shù)據(jù)，然后求解。使用多荷載步文件需要注意如下幾個問題：①荷載步文件不能用于生死單元。②荷載步文件不捕捉實常數(shù)（R、RMODIF等命令）和材料特性（MP、MPCHG等命令）的變化，即不寫入文件中，當然求解時也就沒有這些命令了。③當寫荷載步文件時，自動將幾何實體模型上的荷載轉(zhuǎn)換到有限元模型上，即所有荷載以有限元荷載命令的形式寫入文件。特別是面荷載，不管是如何施加的，總是以SFE命令或SFBEAM命令記錄在文件中。④寫入硬盤的荷載步文件的擴展名為Sn，如第21荷載步文件的擴展名為S021。

命令功能備注LSWRITE生成荷載步文件將當前荷載及荷載步選項寫入文件LSREAD從文件讀取荷載步數(shù)據(jù)修改荷載步數(shù)據(jù)或施加荷載到當前數(shù)據(jù)庫LSDELE刪除一個荷載步數(shù)據(jù)LSCLEAR清除全部荷載步數(shù)據(jù)LSSOLVE多荷載步求解1.生成荷載步文件命令：LSWRITE,LSNUM其中LSNUM為荷載步文件的編號，小于99。用LSWRITE,STAT列出當前的LSNUM值。用LSWRITE,INT將LSNUM的值初始化為1。寫入荷載步文件的求解缺省值受SOLCONTROL命令的影響。如打開SOLCONTROL（缺省狀態(tài)為開），則LSWRITE命令不寫入求解缺省值，反之則寫入求解缺省值。每個荷載步必須寫入一個文件，即有多少個荷載步就應有多少個文件生成。2