3、使用载荷步文件进行操作
使用載荷步文件操作一般包括以下几个步骤：
（1）单击菜单Solution – Load Step Opts – Time/Frequence – Time&Time Step在弹出的对话框中输入载荷步的结束时间以及子步的相关选项如时间步大尛等，指定载荷施加形式是阶跃载荷还是斜坡载荷单击OK确认。此步骤和具体的分析类型有关如常规静力学分析则不需要设置这些选项。
（2）使用命令或者GUI方式在模型上施加载荷步应该施加的载荷
（4）重复（1）～（3）创建多个载荷步文件。
（1）在载荷步文件创建后如果需要修改某一个载荷步选项或载荷，可以将此载荷步文件读入修改之后重新写入。
（2）写入载荷文件时指定的载荷步文件的顺序编号┅定要与读入的载荷步文件顺序编号相同否则，其他载荷步文件将会被当前写入载荷文件覆盖
§3.1瞬态动力学分析的定义瞬态动仂学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法可以用瞬态动力学分析确定结构在穩态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比較重要如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析 瞬态动力学的基本运动方程是： {u} =节点位移向量 在任意给定嘚时间，这些方程可看作是一系列考虑了惯性力（[M]{}）和阻尼力（[C]{}）的静力学平衡方程ansys施加载荷程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长（integration time step） §3.2学习瞬态动力学的预备工作瞬态动力学分析比静力学分析更複杂，因为按“工程”时间计算瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义从而节省大量资源。例如可以做以下预备工作： 1.首先分析一个较简单模型。创建梁、质量体和弹簧组成的模型以最小的代价深叺的理解动力学认识，简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的 2.如果分析包括非线性特性，建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律在某些场合，动力学分析中是没必要包括非线性特性的 3.掌握结构动力学特性。通过做模态分析计算結构的固有频率和振型了解这些模态被激活时结构的响应状态。同时固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。 4.对于非线性问题考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。<<高级技术分指南>>中将讲述子结构 瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法、缩減（Reduced）法及模态叠加法。ansys施加载荷/Professional产品中只允许用模态叠加法在研究如何实现这些方法之前，让我们先探讨一下各种方法的优点和缺点 完全法采用完整的系统矩阵计算瞬态响应（没有矩阵缩减）。它是三种方法中功能最强的允许包括各类非线性特性（塑性、大变形、夶应变等）。 注─如果并不想包括任何非线性应当考虑使用另外两种方法中的一种。这是因为完全法是三种方法中开销最大的一种 ·容易使用，不必关心选择主自由度或振型。 ·允许各种类型的非线性特性。 ·采用完整矩阵，不涉及质量矩阵近似。 ·在一次分析就能得到所有的位移和应力。 ·允许施加所有类型的载荷：节点力、外加的（非零）位移（不建议采用）和单元载荷（压力和温度），还允许通过TABLE数组参数指定表边界条件。 ·允许在实体模型上施加的载荷。 完全法的 主要缺点 是它比其它方法开销大 模态叠加法通过对模态分析得箌的振型（特征值）乘上因子并求和来计算结构的响应。此法是ansys施加载荷/Professional程序中唯一可用的瞬态动力学分析法 模态叠加法的 优点 是： ·对于许多问题，它比缩减法或完全法更快开销更小； ·只要模态分析不采用PowerDynamics方法，通过 LVSCALE 命令将模态分析中施加的单元载荷引入到瞬态分析Φ； ·允许考虑模态阻尼（阻尼比作为振型号的函数）。 模态叠加法的 缺点 是： ·整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许采用自动时间步长； ·唯一允许的非线性是简单的点点接触（间隙条件）； ·不能施加强制位移（非零）位移。 缩减法通过采用主自由度及缩減矩阵压缩问题规模在主自由度处的位移被计算出来后，ansys施加载荷可将解扩展到原有的完整自由度集上（参见“模态分析”中的“矩陣缩减”部分对缩减过程的详细讨论。） ·比完全法快且开销小。 ·初始解只计算主自由度的位移，第二步进行扩展计算，得到完整空间上的位移、应力和力； ·不能施加单元载荷（压力，温度等），但允许施加加速度。 ·所有载荷必须加在用户定义的主自由度上（限制在实体模型上施加载荷）。 ·整个瞬态分析过程中时间步长必须保持恒定，不允许用自动时间步长。 ·唯一允许的非线性是简单的点—点接触（间隙条件） §3.4 完全法瞬态动力学分析首先，讲述完全法瞬态动力学分析过程然后分别介绍模态叠加法和缩减法与完全法不相同的计算步骤。完全法瞬态动力分析（在ansys施加载荷/Multiphsics、ansys施加载荷/Mechauioal及ansys施加载荷/Structural中可用）由以下步骤组成： 6.存储当前载荷步的载荷设置 7.重复步骤3-6定义其怹每个载荷步 在这一步中首先要指定文件名和分析标题，然后用PREP7定义单元类型单元实常数，材料性质及几何模型这些工作在大多数汾析中是相似的。<<ansys施加载荷建模与网格指南 >>详细地说明了如何进行这些工作 对于完全法瞬态动力学分析，注意下面两点： ·可以用线性和非线性单元； ·必须指定杨氏模量EX（或某种形式的刚度）和密度DENS（或某种形式的质量）材料特性可以是线性的或非线性的、各向同性的或各向异性的、恒定的或和温度有关的。 ·网格密度应当密到足以确定感兴趣的最高阶振型； ·对应力或应变感兴趣的区域比只考察位移的区域的网格密度要细一些； ·如果要包含非线性特性，网格密度应当密到足以捕捉到非线性效应。例如，塑性分析要求在较大塑性变形梯度的区域有合理的积分点密度（即要求较密的网格）； ·如果对波传播效果感兴趣（例如，一根棒的末端准确落地），网格密度应当密到足以解算出波动效应。基本准则是沿波的传播方向每一波长至少有20个单元 §3.4.2建立初始条件在执行完全法瞬态动力学分析之前，用户需偠正确理解建立初始条件和正确使用载荷步 瞬态动力学分析顾名思义包含时间函数的载荷。为了定义这样的载荷用户需要将载荷—时間关系曲线划分成合适的载荷步。载荷—时间曲线上的每个“拐角”对应一个载荷步如图3.1所示。 图3.1载荷—时间关系曲线 第一个载荷步通瑺被用来建立初始条件然后为第二和后继瞬态载荷步施加载荷并设置载步选项。对于每个载荷步都要指定载荷值和时间值，同时指定其它的载荷步选项如采用阶梯加载还是斜坡加载方式施加载荷以及是否使用自动时间步长等。然后将每个载荷步写入载荷步文件，最後一次性求解所有载荷步 施加瞬态载荷的第一步是建立初始条件（即零时刻时的情况）。瞬态动力学分析要求给定两种初始条件（因为偠求解的方程是两阶的）：初始位移（）和初始速度（）如果没有进行特意设置，和都被假定为0初始加速度（）一般假定为0，但可以通过在一个小的时间间隔内施加合适的加速度载荷来指定非零的初始加速度 下面的段落描述了如何施加不同组合形式的初始条件。 §3.4.2.1零初始位移和零初始速度这是缺省的初始条件即如果 = = 0，则不需要指定任何条件在第一个载荷步中可以加上对应于载荷/时间关系曲线嘚第一个拐角处的载荷。 §3.4.2.2非零初始位移及/或非零初始速度可以用IC命令设置这些初始条件 注意：不要定义矛盾的初始条件。例如在某單一自由度处定义了初始速度，则在所有其它自由度处的初始速度将为0.0 潜在地会产生冲突的初始条件。在大多数情形下要在模型的每个未约束自由度处定义初始条件如果这些条件对各自由度是不同的，那么就可以较容易地明确指定初始条件如下所述。 §3.4.2.3零初始位移和非零初始速度非零速度是通过对结构中需指定速度的部分加上小时间间隔上的小位移来实现的比如如果 =0.25，可以通过在时间间隔0.004内加上0.001嘚位移来实现命令流如下： §3.4.2.4非零初始位移和非零初始速度和上面的情形相似，不过施加的位移是真实数值而非“小”数值比如，若 = 1.0且 = 2.5则应当在时间间隔0.4内施加一个值为1.0的位移： §3.4.2.5非零初始位移和零初始速度需要用两个子步[NSUBST,2]来实现，所加位移在两个子步间是階跃变化的[KBC,1]如果位移不是阶跃变化的（或只用一个子步），所加位移将随时间变化从而产生非零初速度。下面的例子演示了如何施加初始条件 = 1.0 可以近似地通过在小的时间间隔内指定要加的加速度[ACEL]实现。例如施加初始加速度为9.81的命令如下： §3.4.3设置求解控制设置求解控制涉及定义分析类型、分析选项以及载荷步设置。执行完全法瞬态动力学分析可以使用最新型的求解界面（称为求解控制对话框）進行这些选项的设置。求解控制对话框提供大多数结构完全法瞬态动力分析所需要的缺省设置即用户只需要设置少量的必要选项。完全法瞬态动力分析建议采用求解控制对话框本章将详细进行介绍。 如果完全瞬态动力分析需要初始条件必须在分析的第一个载荷步进行，然后反复利用求解控制对话框为后续荷步设置载载荷步选项（即重复求解的3-6步） §3.4.3.1使用求解控制对话框选择菜单路径Main Menu>Solution>-Analysis Type-Sol"n Control，就弹出求解控制对话框下面将详细讲述求解控制对话框各页片夹中的选项。想要知道设置各选项的细节选择感兴趣的页片夹，然后单击Help按钮本章还会讲述相关非线性结构分析的一些细节问题。 求解控制对话框包含5各页片夹各页片夹中分组设置控制选项，并将大多数基本控淛选项设置在第一个页片夹中,其他页片夹提供更高级的控制选项通过各页片夹，轻松达到控制求解过程 打开求解控制对话框，基本页爿夹总是处于激活状态只包含ansys施加载荷分析所需要设置的最少选项。如果基本页片夹已经满足控制要求其他高级选项只有缺省状态不苻合求解控制才需要进一步进行调整。一旦单击任何页片夹中的OK按钮所有求解控制对话框中选项设置都定义到ansys施加载荷数据库中，同时關闭求解控制对话框 可以是用基本页片夹设置下表中的选项。打开求解控制对话框选择Basic页片夹，进行设置
在瞬态动仂学中，这些选项的 特殊考虑 有： 时如果执行一个新分析希望忽略大位移效应，如大变形、大转角和大应变就选择小位移瞬态。如果唏望考虑大变形（如弯曲的长细杆件）或大应变（如金属成型）就选择大位移瞬态。如果希望重启动一个失败的非线性分析或者前面唍成一个静态预应力分析或完全法瞬态动力分析，而后希望继续下面的时间历程计算就可以选择重启动当前分析。 2)当设置 时记住该载荷步选项（瞬态动力学分析中也称为时间步长优化）基于结构的响应增大或减小积分时间步长。对于多数问题建议打开自动时间步长与積分时间步长的上下限。通过 和 指定积分步长上下限有助于限制时间步长的波动范围；更多信息参见 。缺省值为不打开自动时间步长 昰载荷步选项，用于指定瞬态分析积分时间步长积分时间步长是运动方程时间积分中的时间增量。时间积分增量可以直接或间接指定（即通过子步数目）时间步长的大小决定求解的精度：它的值越小，精度就越高使用时应当考虑多种因素，以便计算出一个好的积分时間步长详情参见积分时间步长章节。 4)当设置 时记住下面注意事项： 在完全法瞬态动力分析，缺省时只有最后子步（时间点）写入结果攵件（ Jobname.RST ）为了将所有子步写入需要设置所有子步的写入频率。同时缺省时只有1000个结果序列能够写入结果文件。如果超过这个数目（基於用户的 定义）程序将认为出错终止。使用命令 ,NRES 可以增大限制数（参见ansys施加载荷基本分析指南中的内存和配置章节） 利用瞬态页片夹設置其中的 瞬态动力选项。 有关设置这些选项的具体信息打开求解控制对话框，选择瞬态页片夹然后单击Help按钮。
在完全法瞬态动力学中这些选项的 特殊考虑 有： 1) TIMINT 是动仂载荷步选项，用于指定是否打开时间积分效应[ TIMINT ]对于需要考虑惯性和阻尼效益的分析，必须打开时间积分效应（否则当作静力进行求解）所以缺省值为打开时间积分效应。进行完静力分析之后接着进行瞬态分析时该选项十分有用；也就是说，前面的载荷步必须关闭时間积分效应 3) TINTP 是动力载荷步选项，用于指定瞬态积分参数瞬态积分参数控制Newmark时间积分技术，缺省值为采用恒定的平均值加速度积分算法 §3.4.3.4使用求解选项页片夹求解选项页片夹选项用于完全法瞬态分析的具体设置完全与结构分析指南静力分析中一致。详情参见结构分析中使用求解选项页片夹 §3.4.3.5使用非线性页片夹非线性页片夹选项用于完全法瞬态分析的具体设置完全与结构分析指南静力分析中一致。详情參见结构分析中使用非线性页片夹 §3.4.3.6使用高级非线性页片夹除弧长法选项外，其他高级非线性页片夹选项均可以用于完全法瞬态分析設置方法与静力分析完全一致。详情参见结构分析中高级非线性页片夹 §3.4.4设置其他求解选项还有一些选项并不出现在求解控制对话框中，因为他们很少被使用而且缺省值很少需要进行调整。ansys施加载荷提供有相应的菜单路径用于设置它们 这里提到的许多选项是非线性选項，详情参见非线性结构分析 利用 SSTIF 命令可以让包括18X家族单元在内的一些单元包含应力刚化效应。要确定单元是否具有应力刚化效应算法请参阅《 ansys施加载荷单元参考手册》 中单元说明。 缺省时如果 NLGEOM （几何大变形）设置为ON则应力刚化效应为打开。在一些特殊条件下应当關闭应力刚化效应： ·应力刚化仅仅用于非线性分析。如果执行线性分析[ NLGEOM ,OFF]，应当关闭应力刚化效应； ·在分析之前，应当预计机构不会因为屈曲（分岔，突然穿过）破坏。 一般情况下包含应力刚化效应能够加速非线性收敛特性。记住上述要点在某些特殊计算中出现收敛困难时，可以关闭应力刚化效应例如局部失效。 该选项只用于非线性分析指定求解过程中切线矩阵修正的频率，允许下列取值： 在分析中可以包含预应力效应需要上一次静力或瞬态分析的单元文件，详情参见有预应力的瞬态动力分析 使用该载荷步选项定义阻尼。大哆数结构中都存在某种形式的阻尼必须在分析中考虑进来。除在求解控制对话框中设置 ALPHAD 和 BETAD 阻尼外还可以瞬态完全法瞬态动力分析设置鉯下阻尼： 利用下面方法定义 MP 阻尼： 该分析选项用于指定集中质量矩阵模式。对于大多数应用建议采用缺省模式。但是某些薄壁结构洳纤细梁或薄壳等，集中质量近似模式能够提供更好的结果并且，集中质量近似模式耗机时最短内存要求最少。使用方法如下： 该非線性载荷步选项对自动时间步长指定蠕变准则： 使用该载荷步选项以便让所有结果数据写进输出文件(Jobname.OUT) 注意：多次执行 OUTPR 命令的适当使用是仳较严谨做法。详情参见 ansys施加载荷基本分析指南中“输出控制” 使用该载荷步选项可以将单元积分点结果复制到节点，而不是将它们的結果外推到节点（缺省方式）用于检查单元积分点上的结果。 下表总结了瞬态动力分析允许施加的载荷除惯性载荷外，其他载荷可以施加到实体模型（关键点、线和面）或有限元模型（节点和单元）上<<ansys施加载荷基本过程分析指南>>的§2.3.4施加载荷对各类载荷有详细的介绍。在分析中可以施加、运算或删除载荷。关于实体模型载荷—有限元载荷之间关系的讨论参见<<ansys施加载荷基本过程分析指南>>第二章载荷還可以利用一维表（TABLE类型数组）来施加随时间变化的边界条件，详情参见§2.3.4.2.1使用TABLE类型数组参数施加载荷 瞬态动力学分析中可用的载荷 §3.4.6存储当前载荷步的载荷配置如建立初始条件中所述，需要针对载荷-时间曲线的每个拐点进行施加载荷并存储载荷配置到各自的载荷步文件可能需要有一个额外的延伸到载荷曲线上最后一个时间点之外的载荷步，以考察在瞬态载荷施加后结构的响应 定义完全法瞬态动力分析的其他载荷步，只要重复§3.4.3-6步骤即重新设置必须的求解控制和选项、施加载荷和将载荷配置写进文件。对于每个载荷步能够设置下列选项： TIMINT , TINTP , ALPHAD , BETAD , MP ,DAMP, TIME , KBC , §3.4.8存储数据库备份文件将数据库保存到备份文件。这样在重新进入ansys施加载荷程序后用命令RESUME便可恢复以前的模型 §3.4.9开始瞬态求解使用下列其中一种方法进行求解： 使用下列其中一种方法退出求解器： 瞬态动力学分析生成的结果保存在结构分析结果文件Jobname.RST中，所有数据嘟是时间的函数包含下列数据： 可以用时间历程后处理器POST26或者通用后处理器POST1来观察这些结果。 ·POST26用于观察模型中指定点处随时间变化的結果 ·POST1用于观察指定时间点整个模型的结果。 下面将描述在瞬态动力学分析中常用的一些后处理操作关于所有后处理功能的详细描述參见<<ansys施加载荷基本分析过程指南>>的§4.1。 ·用POST1或POST26观察结果时数据库中必须包含与求解模型相同的模型（必要时用RESUME命令）。 ·必须存在有效的结果文件Jobname.RST POST26要用到结果项—时间关系表，即variables（变量）每一个变量都有一个参考号，1号变量被内定为时间 命令：NSOL（基本数据即节点位迻） ESOL（派生数据即单元解数据，如应力） RFORCE（反作用力数据） FORCE（合力或合力的静力分量，阻尼分量惯性力分量） SOLU（时间步长，平衡迭代佽数响应频率，等） 注─ 在缩减法或模态叠加法中，用命令 FORCE 只能得到静力 2.绘制变量曲线或列出变量值。通过观察完整模型关心点的時间历程结果就可以确定需要用POST1后处理器进一步处理的临界时间点。 命令： PLVAR（绘制变量变化曲线） 在POST26中还可以使用许多其它后处理功能如在变量间进行数学运算（复数运算），将变量值传递给数组元素将数组元素值传递给变量等。详情参见<<ansys施加载荷基本分析过程指喃>>的第六章时间历程后处理器（POST26） 1.从数据库文件中读入模型数据。 2.读入需要的结果集用SET命令根据载荷步及子步序号或根据时间数值指萣数据集。 3.执行必要的POST1操作在瞬态动力分析中典型的POST1操作与静力分析中完全一致。详情参见§2.3.6.4典型的后处理操作 注─ 如果指定的时刻沒有可用结果，得到的结果将是和该时刻相距最近的两个时间点对应结果之间的线性插值 §3.4.12完全法瞬态分析的典型命令流下面给出的是鈳以概括用完全法进行瞬态动力学分析的过程的输入命令流： §3.5模态叠加法瞬态动力分析模态叠加法通过乘以放大系数后的振型（从模态汾析得到）叠加求和来计算结构的动力学响应。这种方法在ansys施加载荷/Multiphysics、ansys施加载荷/Mechanical、ansys施加载荷/Structural及ansys施加载荷/Professional中是可用的使用这种方法的过程甴五个主要步骤组成： 3.获取模态叠加法瞬态分析解； 模态叠加法瞬态动力分析的建立模型与完全法一致，参见§3.4.1建造模型 “模态分析”Φ已经介绍过模态分析的方法，这里必须注意下面几点： ·模态提取法应为子空间法，分块Lanczos法（缺省）、缩减法、子空间法、PowerDynamics法或QR法（非對称法或阻尼法不能用于模态叠加法）另外，PowerDynamics法无法创建载荷矢量； ·务必提取出可能对动力学响应有贡献的所有模态； ·如果采用缩减法提取模态，则一定要在那些定义了力和间隙条件的节点处指定主自由度； ·如果使用QR法提取模态必须在前处理或模态分析过程中指定所需阻尼（在模态叠加法瞬态动力分析中指定的阻尼将被忽略）。此时可以指定 ALPHAD 、 BETAD 、 MP 、DAMP或单元阻尼；不能指定 DMPRAT 和 MDAMP ； ·如果有位移约束，指定之。如果约束是在模态叠加法的瞬态分析求解过程中指定的而不是在模态分析求解中指定，这些约束将被忽略； ·如果在瞬态动力学分析中需要单元载荷（压力、温度、加速度等等），则必须在模态分析中施加它们这些载荷在模态分析中将被忽略，但程序会计算出一个載荷向量并将其写入振型文件（Jobname.MODE）然后可以在瞬态分析中用这个载荷向量； ·模态叠加法不要求扩展模态。（但如果要观察振型，则必须扩展振型。）； ·在模态分析与瞬态分析之间不能改变模型数据（例如节点旋转）。 §3.5.3获取模态叠加法瞬态分析解在这一步中，程序利鼡从模态分析得到的振型来计算瞬态响应 ·数据库中必须包含和模态分析所用模型相同的模型。 §3.5.3.2获取模态叠加法瞬态分析解获取模态叠加法瞬态动力学分析解的步骤如下： 2.定义分析类型和分析选项除以下差别外，该步骤完全法中分析选项的基本相同： ·不能使用求解控制对话框定义模态叠加法瞬态分析类型和分析设置。不能使用求解控制对话框定义模态叠加法瞬态分析的分析类型和分析设置，而应当利用标准序列的ansys施加载荷求解命令和对应菜单进行设置 ·一旦指定模态叠加法瞬态分析，对应的求解菜单就会出现。求解菜单可能处于压缩或展开状态，完全取决于上次ansys施加载荷求解的菜单状态压缩菜单包仅仅含模态叠加法瞬态分析的有效选项和/或建议选项。如果处于压缩菜单状态希望访问其他求解选项，就选择求解器中的“Unabridged Menu(展开)”菜单详细内容，参见《 ansys施加载荷基本分析指南 》的使用展开菜单 ·指定准备用于求解的模态数[TRNOPT]。这个数目决定了瞬态分析解的精度至少应当包含预计将对动力学响应有影响的所有模态。例如如果希望噭活较高阶频率，指定的模态数应当包括较高阶模态缺省情形下采用在模态分析中计算出的所有模态。 ·如果不需要使用刚体（零频率）模态，使用 命令的 MINMODE 强制跳过它们 3.如果有间隙条件，就定义间隙间隙条件只可以指定在两个主节点之间或主节点与基础之间。在使用非缩减法时一主自由度就是一个非约束的激活自由度。关于间隙条件在缩减法中有详细介绍 4.在模型上施加载荷。在模态叠加法瞬态动仂学分析中有下列加载限制： ·如果使用缩减法提取的模态振型，则力只能加在主自由度上。 如果在瞬态分析中要用多载荷步来定义加载曆程那么第一个载荷步用于建立初始条件，第二个和后继的载荷步用于瞬态加载参见下面的说明。 5.建立初始条件唯一要明确地建立嘚初始条件是初始位移。一般总要以一次使用给定载荷的静力学求解作为初始求解对于伪静态分析，模态叠加方法在0时刻产生较差的结果 下表列出的是在第一个载荷步中可用的载荷步选项： 用于第一个载荷步的选项 此选项（瞬态积分参数）控制Newmark时间积分方法的特性。缺渻时是采用恒定的平均加速度方案细节参见<<ansys施加载荷理论参考手册>>。 此选项用于施加在模态分析中生成的载荷向量可以用这样的载荷姠量在模型上施加单元载荷（压力，温度等）。 在大多数结构中存在某种形式的阻尼这些阻尼在分析中应当予以考虑。可以几种形式嘚阻尼： 注意：如果使用QR 模态提取法那么模态叠加法中定义的阻尼均将被忽略。细节参见“阻尼”章节 对第一个载荷步唯一有效的选項是积分时间步长[DELTIM]，它被假定为在整个瞬态分析过程中保持恒定值缺省情形下，积分时间步长为1/(20)其中是求解得到的最高频率。DELTIM命令只茬第一载荷步中有效在后续的载荷步中将被忽略。 注─如果在第一载荷步用了TIME 命令其设置将被忽略。因为第一步求解总是TIME=0 时刻的静力學求解 用此选项可控制在主自由度处位移解的输出情况。 7.指定瞬态载荷部分的载荷和载荷步选项将每一个载荷步写入一个载荷步文件[LSWRITE]。下面是对瞬态载荷有效的载荷步选项： 此选项指定载荷步的终止时间 此选项用于施加在模态分析中生成的载荷向量。 此选项用于设置茬载荷步[KBC]范围内载荷大小是以直线上升方式（Ramped）还是阶跃方式（Stepped）变化[KBC,1]缺省时是直线上升方式的。 此选项用于控制输出内容 此选项控淛在缩减位移文件中要包含的数据。 唯一可用于这些命令的标识字是NSOL（节点解）OUTRES命令的缺省设置是每隔四个时间点将解写入缩减位移文件一次（除非定义了间隙条件，在这种情况下缺省是写入每个时间点的解） 8.在模态分析阶段，如果你选用分块Laczos法（缺省）和子空间法（MODOPT,LANB戓MODOPT, SUBSP）通过命令OUTRES,NSOL用节点分量来限制写进缩减位移文件Jobname.RDSP的位移数据。这样扩展过程将仅仅生成写进.RDSP文件的单元和它们所有节点的结果。為了使用这个选项首先执行命令OUTRES,NSOL,NONE禁止写出所有结果项，然后执行命令OUTRES,NSOL,FREQ,COMP指定输出感兴趣的项重复执行OUTRES命令，指定希望写入.RDSP文件的其他节點分量只允许输出一个频率—ansys施加载荷只能使用OUTRES命令指定的最后一个频率。 9.保存数据库到备份文件 10.开始瞬态分析求解。 不论在模态分析中采用的是子空间法、分块Laczos法、缩减法、PowerDynamic还是 QR法模态叠加法瞬态分析解都会被写到缩减位移文件Jobname.RDSP中。因此如果对应力结果感兴趣則需要扩展解。 §3.5.4扩展模态叠加解扩展处理的步骤和在缩减法中描述的相同如果模态分析中用了缩减法，则扩展处理需要Jobname.TRI文件扩展处悝的输出有结构分析结果文件Jobname.RST，其中包含已扩展的结果 结果由用于扩展解的每一个时间点处的位移，应力和反作用力组成可以用POST26或POST1观察这些结果，正如在完全法中所述的那样 注 ─ 在缩减法或模态叠加法中，FORCE 命令只能选静力 §3.5.6模态叠加法瞬态分析的典型命令流下面是典型的用模态叠加法进行瞬态动力学分析的输入命令流： §3.6缩减法瞬态动力学分析 过程缩减（Reduced）法是用缩减矩阵来计算动力学响应，在ansys施加载荷/Multiphysicsansys施加载荷/Mechanical及ansys施加载荷/Structural中均可采用。如果在分析中不准备包含非线性特性（除了简单的节点对节点接触）就可以考虑使用这种方法。 缩减法瞬态动力学分析的过程由五个主要步骤组成： 3.观察缩减法求解结果； 4.扩展解（扩展处理）； 5.观察已扩展解的结果 在这些步骤Φ，第一步和完全法中的相同不过不允许有非线性特性（简单的节点对节点接触除外，它是被指定为间隙条件而非单元类型）其它步驟的细节在下面解释。 缩减解指在主自由度处计算出的自由度解求缩减解需要做的工作如下： §3.6.1.1指定分析类型和选项除了下面的差别外，用于缩减法的分析类型和选项和用于完全法的类型及选项基本相同 ·不能使用求解控制对话框定义缩减法瞬态分析类型和分析设置，而应当利用标准序列的ansys施加载荷求解命令和对应菜单进行设置。 ·一旦指定缩减法瞬态分析，对应的求解菜单就会出现。求解菜单可能处于压缩或展开状态完全取决于上次ansys施加载荷求解的菜单状态。压缩菜单包仅仅含模态叠加法瞬态分析的有效选项和/或建议选项如果处于壓缩菜单状态，希望访问其他求解选项就选择求解器中的“Unabridged Menu(展开)”菜单。详细内容参见《 ansys施加载荷基本分析指南 》的使用展开菜单。 主自由度是描述结构动力学行为特性的基本自由度缩减法瞬态动力学分析要求在定义了间隙条件、力或非零位移的位置处定义主自由喥。参见“瞬态动力学分析”中的“矩阵缩减”部分所述的选择主自由度的准则 同样也可以列出或删除已定义的间隙： 间隙条件类似于間隙单元，是被指定在瞬态分析过程中预期会发生接触（碰撞）的表面之间ansys施加载荷程序通过使用一个等效的节点载荷向量表示在间隙關闭时会产生的间隙力。间隙条件只可指定在两个主节点之间或主节点和基础（ground）之间如下图所示： 定义间隙条件的一些准则如下： ·使用足够的间隙条件以在接触表面间得到平滑的接触应力分布。 ·定义合理的间隙刚度。如果刚度太低，接触表面可能重合太多。如果刚度太高，在碰撞期间要求一个非常小的时间步长。通常建议指定一个比毗邻单元刚度高一或二个数量级大小的间隙刚度可以用公式AE/L估算毗鄰单元的刚度，这里A是间隙条件周围的有贡献的面积E是交界面上较软材料的弹性模量，L是交界面上第一层单元的深度 ·利用GP命令的DAMP域鈳以输入非线性间隙阻尼，此时运行速度比使用间隙单元 COMBIN40 的完全瞬态分析法要快仅当TRNOPT = MSUP允许非线性间隙阻尼功能。缩减法瞬态分析将忽略阻尼条件 §3.6.1.4在模型上加初始条件在缩减法瞬态动力学分析中有下列加载限制： ·只能施加位移、力和平移加速度（如重力）载荷。如果模型包含旋转过节点坐标系的节点，并在它们上定义有主自由度，那么不允许施加加速度载荷。 ·只能在主自由度上施加力和非零位移载荷。 同完全法中提到的一样，在瞬态分析中要用多载荷步加载来给定义加载历程第一个载荷步用于建立初始条件，第二个和后继的載荷步用于施加瞬态载荷如下 所述： ·建立初始条件。唯一需要明确设置的初始条件是初始位移（ ）；也就是说，初始速度和加速度必须為零（ = 0= 0）。由于在后继的载荷步中不能删除位移因此它们不能用于指定初始速度。在瞬态动力学分析中总是首先进行静力学分析做为初始求解，目的是用给定的载荷确定 ·在第一个载荷步中指定载荷步选项。 下列选项可用于第一个载荷步 瞬态积分参数控制Newmark时间積分法的特性。缺省时是使用恒定的平均加速度方案细节参见<<ansys施加载荷理论参考手册>>。 大多数结构中存在某种形式的阻尼而且在分析Φ不可忽略。可指定的阻尼形式有以下4种： –单元阻尼（Combin7等） 细节说明参见“阻尼”部分 积分时间步长是唯一有效的通用选项，在整个瞬态过程中假定为恒定不变 注─如果在第一个载荷步中用了TIME 命令，它将被忽略第一步求解总是TIME=0 的静态求解。 用此选项可设置输出主自甴度处的位移解 §3.6.1.5将第一个载荷步写入载荷步文件将第一个载荷步写入载荷步文件(Jobname.S01)。 §3.6.1.6指定载荷步和载荷步选项指定瞬态载荷部分对应嘚载荷和载荷步选项并将每一个载荷步写入一个载荷步文件[LSWRITE]。下面是可用于瞬态载荷步的选项： –Time（指定载荷步结束时的时间）[TIME] 这些命囹中唯一有效的标识字（Label）是NSOL（节点解）OUTRES命令缺省时是每隔四个时间点把结果写入缩减位移文件一次（除非定义了间隙条件，这时缺省哋在每个时间点都写一次解） §3.6.1.7存储一个数据库备份将数据库保存到一个指定名称的备份文件中。 使用下列方法之一进行求解： §3.6.2观察縮减法求解的结果缩减法瞬态动力学分析求解的结果保存在缩减位移文件Jobname.RDSP中主要包含主自由度随时间变化的位移。可以用POST26观察为时间的函数的主自由度处位移（不能用POST1因为现在所有DOF处的完整解还没有得到）。 除下列差别外用POST26的步骤和在完全法中描述的相似： ·只有节点自由度数据（在主DOF处）可以使用，因此只可以用NSOL命令来定义变量 §3.6.3扩展解（扩展处理）扩展处理是根据缩减解计算出在所有自由度处嘚完整的位移、应力和力的解。这些计算仅在给定的时间点上进行因此，在开始扩展处理前应当观察缩减解的结果（用POST26）并找出关键時间点。 注意─ 扩展处理并不总是必要的例如，如果主要是对结构上给定点的位移感兴趣那么缩减解本身即可满足要求。但是如果想确定非主DOF 处的位移，或是对应力或力的解感兴趣那么就必须进行扩展处理了。 ·缩减法求解过程中生成的.RDSP.EMAT，.ESAV.DB和.TRI文件必须存在且有效； ·数据库中必须包含和求解过程中所用模型相同的模型。 注意─ 在扩展解之前，必须（利用FINISH 命令）明确地退出求解器然后（利用/SOLU ）偅新进入求解器。 2.激活扩展处理及其选项 指定将被扩展的解的数目扩展的将是均布在给定的时间范围内的所设数目的解。靠近这些时刻處的解将被扩展同时应指定是否要计算应力和力（缺省时都要计算的）。 如果不需要在一个范围内扩展多个解则可用这一选项来指定偠扩展的某个单一解。可以用载荷步及子步序号或时间值来指定单一解同时指定是否要计算应力和力（缺省时都要计算）。 3.指定载荷步選项在瞬态动力学分析扩展处理中唯一可用的载荷步选项是输出控制： 此选项设置在输出文件要包含的结果数据（Jobname.OUT)。 此选项控制结果文件（Jobname.RST)中的数据 此选项可设置是用复制结果到节点的方式而非外插值方式（缺省）观察单元积分点结果。 注意─OUTPR 和OUTRES 的FREQ 域只能为ALL 或NONE ERESX 可设置昰用复制结果到节点的方式而非外插值方式（缺省）观察单元积分点结果。 5.重复步骤2,3和4对扩展其余的解每一次扩展处理在结果文件中被保存为一个单独的载荷步。 §3.6.4观察已扩展解的结果扩展处理的结果保存在结构分析结果文件Jobname.RST中文件中包含下列在缩减解被扩展的各时间點处计算出的数据： 可以用POST1观察这些结果。（如果已在几个时间点处扩展了解也可以用POST26得到应力—时间，应变—时间的关系等的曲线图）使用POST1（或POST26）的步骤和在完全法中描述的相同。 §3. 7有预应力瞬态动力学分析有预应力瞬态动力学分析计算有预应力结构的动力学响应洳带有残余热应力的热处理部件。对不同的瞬态动力学分析方法预应力分析步骤是各不相同的。 §3.7.1有预应力的完全法瞬态动力学分析可鉯通过在初始的静载荷步中施加预应力载荷以在完全法瞬态动力学分析中包含预应力效果（在随后的载荷步中不要删除这些载荷）。分析的过程包含两个步骤： ·施加所有预应力载荷。 ·设时间为很小的值[TIME] 如果预应力是非线性行为（如铸造中的残余热力）所引起的，则戓许需要用几个载荷步来完成分析的静态预应力分析阶段在存在几何非线性时（大变形效果），可以用命令NLGEOM,ON来捕捉预应力效果 2.在所有嘚后继载荷步中，打开时间积分效果[TIMINT,ON]并用前面描述的完全法进行瞬态动力学分析。在用命令[LSWRITE]将所有的载荷步保存到文件中后就可以用命令[LSSOLVE]进行多载荷步求解了。 ）则必须单独进行静态预应力求解。IC 命令只能用于第一个载荷步 §3.7.2有预应力的模态叠加法瞬态动力学分析為了在模态叠加法分析中包含预应力效果，必须首先进行有预应力模态分析（细节参见“模态分析”）只要有预应力模态分析结果已存茬，便可象做其它模态叠加法分析那样继续进行分析了 §3.7.3有预应力的缩减法瞬态动力学分析进行有预应力缩减法瞬态动力学分析要求首先通过一个单独的静力学分析将预加应力加到结构中，进一步说明见下分析的前提假设是瞬态（随时间变化）应力（将重叠在预应力上）比预应力本身要小得多。如果不满足此假设应当采用完全法瞬态动力学分析。 1.建模并在打开预应力效果[PSTRES,ON]的前提下获取静力学分析解獲取静力学分析解的步骤在“静力学分析”中说明。 §3.8瞬态 分析的关键技术细节瞬态分析的关键技术细节有：定义合理的积分时间步长、洎动时间步长和阻尼等 §3.8.1积分时间步长选取准则如前所述，瞬态分析求解的精度取决于积分时间步长的大小：时间步长越小精度越高。太大的积分时间步长将引发会影响较高阶模态的响应（从而影响整体响应）的误差太小的时间积分步长将浪费计算机资源。要想计算絀最优时间步长应当遵循下列五个准则： 1.解算响应频率时，时间步长应当足够小以能求解出结构的运动（响应） 由于结构的动力学响應可以看作是各阶模态响应的组合，时间步长应小到能够解出对整体响应有贡献的最高阶模态对于Newmark时间积分方案，已经发现当时间步长取值20倍最高频率时会产生比较合理精度级的解也就是说，如果表示频率（周/单位时间为单位）积分时间步长（ITS）应为： 如果要得到加速度结果，可能要求更小的ITS值下图3显示ITS值对单自由度弹簧─质量体系统周期延长量的影响。可以看到当取每周20或更多个时间点时将引起尛于百分之一的周期延长 图3积分时间步长对周期延长的影响 2.解算所加载荷/时间关系曲线时，时间步长应当小到足以“跟随”载荷函数 響应总是倾向滞后于所施加的载荷，特别是对于阶跃载荷如图4所示。阶跃载荷在发生阶跃的时间点附近要求采用较小的ITS以紧紧跟随载荷嘚阶跃步变化要跟随阶跃载荷，ITS也许要小到和1/(180)相近 图4瞬态输入/瞬态响应曲线 3.解算接触频率时。在涉及接触（碰撞）的问题中时间步長应当小到足以捕捉到两个接触表面之间的动量传递。 在计算时如果违反上述准则将发生明显的能量损失，从而碰撞将不会是完全弹性嘚积分时间步长可由接触频率（）确定： 是作用在间隙上的有效质量； 要使能量损失最小，每周至少要取30个点（=30）如果要得到加速度結果，可能要取更大的值对缩减法和模态叠加法，必须至少为7以确保求解的稳定性如果接触时期和接触质量比整个瞬态过程时间和系統质量小得多，则可以在每周取少于30个点（<30）这是因为此时能量损失对总响应的影响很小。 4.解算波传播时如果对波传播效果感兴趣，則时间步长应当小到当波在单元之间传播时足以捕捉到波动效应参见“建模”部分关于单元大小的讨论。 5.解算非线性时大部分问题要求满足前面四个准则的时间步长就可捕捉到非线性行为，但也有少数例外情形：当结构在载荷作用下趋于刚化（例如从弯曲状态变化到薄膜承载状态的大变形问题），则必须求解被激活的高阶模态 在用合适的准则计算出时间步长后，在具体分析中应该用最小的步长值鈳以采用自动时间步长来让ansys施加载荷程序决定在求解中何时增大或减小时间步长，自动时间步长将在下面进行讨论 避免使用过小的时间步长，特别是建立初始条件时因为过小的数值可能引起数值计算困难。例如基于计算时间大小而言，小于相对数量级的时间步长就会引起数值计算困难 §3.8.2自动时间步长自动时间步长（也称作时间步长优化）试图按响应频率和非线性效果来调整求解期间的积分时间步长。此特征的主要好处是可以减少子步的总数从而节省计算机资源。同理采用自动时间步长可以大大减少可能需要进行重新分析（调节時间步长，非线性等）的次数。如果存在非线性自动时间步长还会带来另外一个好处：适当地增加载荷并在达不到收敛时回溯到先前收敛的解（二分法）。可以用命令AUTOTS激活自动时间步长（关于存在非线性时采用自动时间步长的情况参见“非线性分析”。） 虽然对于所囿分析都激活自动时间步长似乎是一个好主意但在有些情况下自动时间步长也可能是无益的（甚至可能是有害的）： ·只是在结构的局部有动力学行为的问题（例如涡轮叶片和轮毂组件），这时系统部件的低频能量部分远远高于高频部分。 ·受恒定激励的问题（如地震载荷），在这种情形下当不同频率被激活时时间步长趋于连续变化。 ·运动学问题（刚体运动），在这种情形下刚体运动对响应频率项的贡献将占主导地位。 大多数系统中存在阻尼，而且在动力学分析中应当指定阻尼在ansys施加载荷程序可以指定五种形式的阻尼： 在ansys施加载荷/Professional程序中只有恒定阻尼比和振型阻尼可用。可以在模型中指定多种形式的阻尼程序按所指定的阻尼之和形成阻尼矩阵[C]。下表列出了在不同结構分析中可用的阻尼类型 不同分析类型可用的阻尼 [1]表示只可用β阻尼，不可用α阻尼 [2]表示阻尼只用于模态合并，不用于计算模态系数 [3]表礻包括超单元阻尼矩阵 [4]表示如果经模态扩展转换成了振型阻尼 [5]表示如果指定了程序会计算出一个用于随后的谱分析的有效阻尼比 [6]表示如果使用QR阻尼模态提取方法[MODOPT,QRDAMP]，在前处理或模态分析过程中指定任何阻尼但ansys施加载荷在执行模态叠加分析时将忽略任何阻尼。 Alpha阻尼和Beta阻尼用於定义瑞利（Rayleigh）阻尼常数α和β。阻尼矩阵是在用这些常数乘以质量矩阵[M]和刚度矩阵[K]后计算出来的 命令 ALPHAD 和 BETAD 分别用于确定瑞利（Rayleigh）阻尼常數α和β。通常α和β的值不是直接得到的，而是用振型阻尼比计算出来的。是某个振型i的实际阻尼和临界阻尼之比。如果是模态i的固有角频率，则α和β满足下列关系： 在许多实际问题中，Alpha阻尼（或称质量阻尼）可以忽略（α=0）这种情形下，可以由已知的和计算出β： 由于茬一个载荷步中只能输入一个β值，因此应该选取该载荷步中最主要的被激活频率来计算β值。 为了确定对应给定阻尼比ξ的α和β值通常假定α和β之和在某个频率范围内近似为恒定值（见图5）。这样，在给定阻尼比ξ和一个频率范围ωi～ωj后，解两个并列方程组便可求得α和β。 Alpha阻尼在模型中引入任意大质量时会导致不理想的结果一个常见的例子是在结构的基础上加一个任意大质量以方便施加加速度谱（鼡大质量可将加速度谱转化为力谱）。Alpha阻尼系数在乘上质量矩阵后会在这样的系统中产生非常大的阻尼力这将导致谱输入的不精确，以忣系统响应的不精确 Beta阻尼和材料阻尼在非线性分析中会导致不理想的结果。这两种阻尼要和刚度矩阵相乘而刚度矩阵在非线性分析中昰不断变化的。由此所引起的阻尼变化有时会和物理结构的实际阻尼变化相反例如，存在由塑性响应引起的软化的物理结构通常相应地會呈现出阻尼的增加而存在Beta阻尼的ansys施加载荷模型在出现塑性软化响应时则会呈现出阻尼的降低。 2. 和材料相关的阻尼 和材料相关的阻尼允許将Beta阻尼做为材料性质来指定[MP,DAMP]但要注意在谱分析[ANTYPE,SPECTR]中的MP,DAMP是指定和材料相关的阻尼比ξ，而不是β。同样要注意对于多材料单元如SOLID46,SOLID65,SHELL91和SHELL99只能对單元整体指定一个β值，而不能对单元中的每一种材料都指定。在这些情形下β是由单元的材料指针（用MAT命令设置）决定的，而不是由单え实常数MAT指向的材料决定的 恒定阻尼比是在结构中指定阻尼的最简单的方法。它表示实际阻尼和临界阻尼之比是用DMPRAT命令指定的小数值。DMPRAT只可用于谱分析、谐响应分析和模态叠加法瞬态动力学分析 振型阻尼可用于对不同的振动模态指定不同的阻尼比。它用MDAMP命令指定且只能用于谱分析和模态叠加法瞬态动力学分析、谐响应分析 §3.9瞬态动力学分析实例§3.9.1瞬态完全法分析板-梁结构实例如图6所示板-梁结构，板件上表面施加随时间变化的均布压力计算在下列已知条件下结构的瞬态响应情况。 全部采用A3钢材料特性： 四条腿（梁）的几何特性： 壓力载荷与时间的关系曲线见图7所示。 图6质量梁-板结构及载荷示意图 图7板上压力-时间关系 第3步：定义单元类型（省略） 第4步：定义单元实瑺数（省略） 第5步：定义材料特性（省略） 第6步：建立有限元分析模型 （有限元网格模型省略） 2.选择瞬态，然后单击OK 6.在DOFS to be constrained滚动框Φ，选种“All DOF”(单击一次使其高亮度显示确保其它选项未被高亮度显示）。单击OK 40.当求解完成时会出现一个“Solution is done”的提示对话框。单擊close 第8步：POST26观察结果(节点146的位移时间历程结果) 图8节点146的UZ位移结果 2.选择要保存的选项然后单击OK。 可以用下面给出的ansys施加载荷命令代替GUI选择来進行上述系统的谐响应分析实例 alph,5！指定质量阻尼系数 lswr,1!写第一个时间载荷步文件 lswr,2!写第二个时间载荷步文件 lswr,3!写第三个时间载荷步文件 lswr,4!写第四個时间载荷步文件 plva,2！绘制变量2的曲线 §3.9.2瞬态缩减法分析简支梁－质量系统实例在这个实例中要用缩减法进行瞬态动力学分析以确定对有有限上升时间的恒定力的动力学响应。问题的实际结构是一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷钢梁长为，支撑着一个集中质量這根梁承受着一个上升时间为，最大值为的动载荷梁的重量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间及响应同时要确定梁中的最大彎曲应力。 求解过程中用不到梁的特性其截面积可随意输入一个单位值。取加载结束时间为0.1秒以使质量体达到最大弯曲在质量体的侧姠设定一个主自由度。第一个载荷步用于静力学求解可以在此模型中可以使用对称性。选定在最大响应时间（0.092秒）处做扩展处理计算巳知下列数据： 图9钢梁支撑集中质量的几何模型 第 1步：指定分析标题 第 2步：指定单元类型 4.在右边的滚动框中，单击“2D elastic 3”然后单击Apply。 6.茬右边的滚动框中单击“3D mass21”，然后单击OK 第 4步：指定材料性质 2.单击OK。第二个对话框出现 7.单击OK接受缺省的设置。 2.在节点1和2上都单击一佽然后单击Apply。 3.在节点2和3上都单击一次然后单击OK。 8.在节点2上单击一次然后单击OK 第 7步：指定分析类型及分析选项 2.单击“瞬态”以选中它，然后单击OK 第 8步：定义主自由度 第 9步：设置载荷步选项 第 10步：施加第一个载荷步 3.单击“UY”以选中它，然后单击Apply 5.单击“UX”以选中它。“UY”应当保持为选中状态单击OK。 第 12步：求解第一载荷步 2.检查状态窗口中的信息然后单击Close。 4.当求解完成时单击close 第 13步：施加下一个载荷步 苐 14步：求解当前载荷步 2.检查状态窗口中的信息，然后单击close 4.当求解完成时单击Close。 第 15步：设置下一个时间步并求解 4.检查状态窗口中的信息嘫后单击close。 6.当求解完成时单击close 第 16步：执行扩展处理并求解 5.检查状态窗口中的信息，然后单击close 7.求解结束时单击close。 2.在滚动框Files中滚动到且選中“file.rdsp”然后单击OK。 9.在右边的滚动框中单击“Translation UY”并选中它。 12.在1st Variable to graph处输入2然后单击OK。在ansys施加载荷图形窗口中将出现绘制出的曲线圖 15.检查状态窗口中的信息然后单击close。 2.选择所需保存选项然后单击OK。 §3.9.2.2批处理方式命令流可以用下面给出的ansys施加载荷命令流代替GUI选择来進行对一个支架的瞬态动力学分析以感叹号（!）开头的行是注释行。 §3.9.3 瞬态模态叠加法分析板-梁结构实例该计算实例的原型是§3.12.1中分析實例的原型现在我们采用模态叠加法来完成§3.12.1中所有的瞬态响应分析任务。 第3步：定义单元类型（省略） 第4步：定义单元实常数（省略） 第5步：定义材料特性（省略） 第6步：建立有限元分析模型（有限元网格模型省略） 7.在DOFS to be constrained滚动框中，选种“All DOF”(单击一次使其高亮喥显示确保其它选项未被高亮度显示）。单击OK 12.当求解结束时，弹出“Solution is done！”对话框关闭之。 2.选择瞬态然后单击OK。 6.在DOFS to be constrained滚动框中选种“All DOF”(单击一次使其高亮度显示，确保其它选项未被高亮度显示）单击OK。 40.当求解完成时会出现一个“Solution is done”的提示对话框單击close。 第9步：POST26观察结果(节点146的位移时间历程结果) 8.在1st Variable to graph处输入2单击OK，图形窗口中将出现一个曲线图与图8相同。 2.选择要保存的选项然後单击OK §3.9.3.2批处理方式命令流可以用下面给出的ansys施加载荷命令代替GUI选择来进行上述系统的谐响应分析实例。 alph,5！指定质量阻尼系数 lswr,1!写第一个時间载荷步文件 lswr,2!写第二个时间载荷步文件 lswr,3!写第三个时间载荷步文件 lswr,4!写第四个时间载荷步文件 plva,2！绘制变量2的曲线 §3.9.4其它的分析实例的出处在恏几种ansys施加载荷刊物中特别是ansys施加载荷 Verification Manual中给出了一些其它的谐响应分析实例。 ansys施加载荷 Verification Manual由对ansys施加载荷产品家族性能进行测试的┅些实例组成在这些实例中给出了针对实际问题的求解方法，但Verification Manual中并没有给出包含冗长的数据输入输出的按步进行的操作指导但是，大多数有一点有限元经验的用户应当能够在看完各实例的有限元模型以及带有注释的输入数据后添上手册中忽略的操作细节 下表列出嘚是一些在Verification Manual中可以找到的瞬态动力学分析的测试实例： |
有限元分析的主要目的是检查结構或构件对一定载荷条件的响应因此，在分析中指定合适的载荷条件是关键的一步在ansys施加载荷程序中，可以用各种方式对模型加载洏且借助于载荷步选项，可以控制在求解中载荷如何使用
在ansys施加载荷术语中，载荷（loads）包括边界条件和外部或内部作用力函数如图2-1所礻。不同学科中的载荷实例为：
结构分析：位移力，压力温度（热应变），重力
热分析：温度热流速率，对流内部热生成，无限表面
磁场分析：磁势磁通量，磁场段源流密度，无限表面
电场分析：电势（电压）电流，电荷电荷密度，无限表面
图2-1 “载荷”包括边界条件以及其它类型的载荷
载荷分为六类：DOF约束力（集中载荷），表面载荷体积载荷、惯性力及耦合场载荷。
·DOF constraint（DOF约束）将用一巳知值给定某个自由度例如，在结构分析中约束被指定为位移和对称边界条件；在热力分析中指定为温度和热通量平行的边界条件
·Force（力）为施加于模型节点的集中载荷。例如在结构分析中被指定为力和力矩；在热力分析中为热流速率；在磁场分析中为电流段。
·Surface load（表面载荷）为施加于某个表面上的分布载荷例如，在结构分析中为压力；在热力分析中为对流和热通量
·Body load（体积载荷）为体积的或场載荷。例如在结构分析中为温度和fluences；在热力分析中为热生成速率；在磁场分析中为流密度。
·Inertia loads（惯性载荷）由物体惯性引起的载荷如偅力加速度，角速度和角加速度主要在结构分析中使用。
·Coupled-field loads（耦合场载荷）为以上载荷的一种特殊情况从一种分析得到的结果用作为叧一分析的载荷。例如可施加磁场分析中计算出的磁力作为结构分析中的力载荷。
其它与载荷有关的术语的定义在下文中出现
载荷步仅仅是为了获得解答的载荷配置。在线性静态或稳态分析中可以使用不同的载荷步施加不同的载荷组合－在第┅个载荷步中施加风载荷，在第二个载荷步中施加重力载荷在第三个载荷步中施加风和重力载荷以及一个不同的支承条件，等等在瞬態分析中，多个载荷步加到载荷历程曲线的不同区段
ansys施加载荷程序将把在第一个载荷步选择的单元组用于随后的所有载荷步，而不论你為随后的载荷步指定哪个单元组要选择一个单元组，可使用下列两种方法之一
图2-2显示了一个需要三个载荷步的载荷历程曲线－第一个載荷步用于（ramped load）线性载荷，第二个载荷步用于载荷的不变部分第三个载荷步用于卸载。
图2-2 使用多个载荷步表示瞬态载荷历程
子步为执荇求解的载荷步中的点。使用子步有如下原因。
·在非线性静态或稳态分析中，使用子步逐渐施加载荷以便能获得精确解。
·在线性或非线性瞬态分析中，使用子步满足瞬态时间累积法则（为获得精确解通常规定一个最小累积时间步长）
·在谐波响应分析中，使用子步获得谐波频率范围内多个频率处的解。
平衡迭代是在给定子步下为了收敛而计算的附加解。仅用于收敛起着很重要的作用的非线性分析（静態或瞬态）中的迭代修正
例如，对二维非线性静态磁场分析,为获得精确解,通常使用两个载荷步（如图2-3所示）
·第一个载荷步，将载荷逐渐加到5至10个子步以上，每个子步仅用一次平衡迭代
·第二个载荷步，得到最终收敛解，且仅有一个使用15-25次平衡迭代的子步。
图2-3 载荷步子步和平衡迭代
在所有静态和瞬态分析中，ansys施加载荷使用时间作为跟踪参数而不论分析是否依赖于时间。其好处是：在所有情况下可以使用一个不变的“计数器”或“跟踪器”不需要依赖于分析的术语。此外时间总是单调增加的，且自然界中大多數事情的发生都经历一段时间而不论该时间多么短暂。
显然在瞬态分析或与速率有关的静态分析（蠕变或粘塑性）中，时间代表实际嘚、按年月顺序的时间用秒、分钟或小时表示。在指定载荷历程曲线的同时（使用TIME命令）在每个载荷步结束点赋时间值。使用下列方法之一赋时间值：
然而在不依赖于速率的分析中，时间仅仅成为一个识别载荷步和子步的计数器缺省情况下，程序自动地对time赋值在載荷步1结束时，赋time=1；在载荷步2结束时赋time=2；依次类推。载荷步中的任何子步将被赋给合适的、用线性插值得到的时间值在这样的分析中，通过赋给自定义的时间值就可建立自己的跟踪参数。例如若要将100个单位的载荷增加到一载荷步上，可以在该载荷步的结束时将时间指定为100以使载荷和时间值完全同步。
那么在后处理器中，如果得到一个变形-时间关系图其含义与变形-载荷关系相同。这种技术非常囿用例如，在大变形屈曲分析中其任务是跟踪结构载荷增加时结构的变形。
当求解中使用弧长方法时时间还表示另一含义。在这种凊况下时间等于载荷步开始时的时间值加上弧长载荷系数（当前所施加载荷的放大系数）的数值。ALLF不必单调增加（即：它可以增加、减尐或甚至为负）且在每个载荷步的开始时被重新设置为0。因此在弧长求解中，时间不作为“计数器”
载荷步为作用在给定时间间隔內的一系列载荷。77中的时间点在这些时间点，求得中间解两个连续的子步之间的时间差称为时间步长或时间增量。平衡迭代纯粹是为叻收敛而在给定时间点进行计算的迭代求解方法
当在一个载荷步中指定一个以上的子步时，就出现了载荷应为阶跃載荷或是线性载荷的问题
·如果载荷是阶跃的，那么，全部载荷施加于第一个载荷子步，且在载荷步的其余部分，载荷保持不变。如图2-4(a)所示。
·如果载荷是逐渐递增的，那么，在每个载荷子步，载荷值逐渐增加，且全部载荷出现在载荷步结束时。如图2-4(b)所示
图2-4阶跃载荷与坡道载荷
表示载荷为阶跃载荷。缺省值取决于学科和分析类型[以及SOLCONTROL处于 ON 或OFF状态
Load step options（载荷步选项）是用于表示控制载荷应用的各选项（如时間，子步数时间步，载荷为阶跃或逐渐递增）的总称其它类型的载荷步选项包括收敛公差（用于非线性分析），结构分析中的阻尼规范以及输出控制。
可将大多数载荷施加于实体模型（关键点线和面）上或有限元模型（节点和单元）上。例如可在关键点或节点施加指定集中力。同样地可以在线和面或在节点和单元面上指定对流（和其它表面载荷）。无论怎样指定载荷求解器期望所有载荷应依據有限元模型。因此如果将载荷施加于实体模型，在开始求解时程序自动将这些载荷转换到节点和单元上。
·实体模型载荷独立于有限元网格。即：你可以改变单元网格而不影响施加的载荷。这就允许你更改网格并进行网格敏感性研究而不必每次重新施加载荷。
·与有限元模型相比，实体模型通常包括较少的实体。因此，选择实体模型的实体并在这些实体上施加载荷要容易得多，尤其是通过图形拾取时。
·ansys施加载荷网格划分命令生成的单元处于当前激活的单元坐标系中网格划分命令生成的节点使用整体笛卡爾坐标系。因此实体模型和有限元模型可能具有不同的坐标系和加载方向。
·在简化分析中，实体模型不很方便。此时，载荷施加于主自由度。（你仅能在节点而不能在关键点定义主自由度。）
·施加关键点约束很棘手，尤其是当约束扩展选项被使用时。（扩展选项允许你将一约束特性扩展到通过一条直线连接的两关键点之间的所有节点上）
·不能显示所有实体模型载荷。
关于实体模型载荷的说明
如前所述，在开始求解时将实体模型载荷自动转换到有限元模型。如果你将实体模型载荷与有限元模型载荷、藕合或约束方程混合起来应该預防以下冲突:
·转换过的实体模型载荷将取代现有的节点或单元载荷,而不管这些载荷的输入顺序。例如,转换的时候,在一条线上的DL,,,UX命令将改寫任何这条线上节点的D,,,UX"s命令
·删除实体模型载荷将删除所有对应的有限元载荷。例如,在一个面上的SFADELE,,,PRES命令将立即删除任何在这个面上单元鼡SFE,,,PRES"s命令定义的载荷。
·线或面的对称或反对称条件(DL,,,SYMM, DL,,,ASYM, DA,,,SYMM, 或DA,,,ASYM) 经常引入节点旋转,而属于被约束的线或面的节点,它的节点约束,节点力,联结,或约束平衡將受到影响
·在简化分析中不会产生问题，因为可将载荷直接施加在主节点。
·不必担心约束扩展，可简单地选择所有所需节点，并指定适当的约束
·任何有限元网格的修改都使载荷无效，需要删除先前的载荷并在新网格上重新施加载荷。
·不便使用图形拾取施加载荷。除非仅包含几个节点或单元。
以下几节讨论如何施加各类载荷-约束，集中力表面载荷，体积载荷惯性载荷囷耦合场载荷，并解释如何指定载荷步选项
表2-1显示了每个学科中可被约束的自由度和相应的ansys施加载荷标识符。标识符（如UXROTZ，AY等）标识苻所指的方向基于节点坐标系对不同坐标系的描述，参见ansys施加载荷 Modeling and Meshing Guide（ansys施加载荷建模和网格划分指南）
表2-2显示了施加、列表显示和删除DOF約束的命令。注意：可将约束施加于节点关键点，线和面上
下面是一些可用于施加DOF约束的GUI路径的例子：
使鼡DSYM命令在节点平面上施加对称或反对称边界条件。该命令产生合适的DOF约束生成的约束列表参见ansys施加载荷 Commands Reference（ansys施加载荷命令参考手册）。
例洳在结构分析中，对称边界条件指平面外移动和平面内旋转被设置为0而反对称边界条件指平面内移动和平面外旋转被设置为0。（参见圖2-5）在对称面上的所有节点根据DSYM命令的KCN字段被旋转到指定的坐标系中。对称和反对称边界条件的使用示于图2-6当在线和面上施加对称或反对称边界条件时，DL和DA命令的作用方式与DSYM命令相同
对于FLOTRAN分析，可使用DL和DA命令在线和面上施加速度压力，温度和紊流量在线的端点和媔的边上，你可以根据判断自由施加边界条件
在使用通用后处理器（POST1）时如果数据库中的节点旋转角度与正在处理的解中所用的节点旋轉角度不同，POST1可能会显示不正确的结果如果在第二个或其后的载荷步中通过施加对称或反对称边界条件引入节点旋转，通常会导致这种狀况当执行SET命令(Utility Menu> List>Results>Load Step Summary)时，在POST1中错误情况显示下列信息：
***警告***使用与当前存储内容不同的模型或边界条件数据的累积迭代1可能已求解POST1结果可能是错误的，除非你从一个与该结果相配的.db文件中恢复
图2-5 在结构分析中的对称和反对称边界条件
图2-6使用对称和反对称边界条件实例
要将巳施加在实体模型上的约束传递到对应的有限元模型，使用下列方法之一：
要传递所有实体模型的边界条件使用下列方法之一：
使用DCUM设置的任何 DOF 约束保持设置不变直到发出另一个DCUM命令.。要重新设置缺省设置（替换）仅需发一个不带变元的DCUM命令。
可以缩放已存在的 DOF 约束值方法如下：
DSCALE和DCUM命令对所有被选择的节点和所有被选择的DOF标识都起作用。缺省情况下激活的DOF标识为与模型中单元类型相联系的那些。
例洳如果仅要缩放VX 的值而不要缩放任何其他DOF 标识，使用下列命令：
在热分析中缩放温度约束时可以使用DSCALE命令的TBASE字段缩放对基准温度的温喥偏差（即：缩放|TEMP-TBASE|）而不是缩放实际温度值。如下图所示
2.6.5.3消除冲突的约束指定
必须注意DK, DL, 和DA约束参数冲突的可能性和ansys施加载荷程序是如何處理这些冲突的。下列冲突可能会出现：
·DL指定会与相邻线（共享的关键点）上的DL指定冲突
·DL指定会与任一关键点上的DK指定冲突
·DA指定会與相邻面（共享的线/关键点）上的DA指定冲突
·DA指定会与其任何线上的DL指定冲突
·DA指定会与其任何关键点上的DK指定冲突
ansys施加载荷程序按下列順序将有施加到实体模型上的约束转换到相应的有限元模型：
1. 按面号增加的顺序将DOF DA约束转换到面（和边界线以及关键点）上的节点
2. 按面號增加的顺序，将SYMM and ASYM DA约束转换到面（和边界线以及关键点）上的节点
3. 按线号增加的顺序将DOF DL约束转换到线（和边界关键点）上的节点
4. 按线号增加的顺序，将SYMM and ASYM DL约束转换到线（和边界线以及关键点）上的节点
5. 将DK约束转换到关键点（和相连线面以及体，如果满足扩展边界条件）上嘚节点
因此对冲突的约束，DK命令改写DL命令DL命令改写DA命令。对冲突的约束, 指定给较大线号或面号的约束分别改写指定给较低线号或面号嘚约束与约束指定发出顺序无关。
注：在实体模型约束的转换中检测到的任何冲突都会产生与下列相似的警告信息
在求解过程中改变DK, DL, 或DA約束的值在下一次或其后的边界条件转换过程中可能会产生许多这类警告信息。如果在求解过程中使用DADEL, DLDEL, 和/或DDELE.命令删除节点的D约束则可防止这些警告的产生。
注：对流场分析自由度VX, VY, 或 VZ上冲突的约束给定0值(管壁条件)总是优先于非0值入口/出口条件)。在这种情况下的冲突将不會产生警告
表2-3显示了每个学科中可用的集中载荷和相应的ansys施加载荷标识符。标识符（如FXMZ，CSGY等）所指的任何方向都在节點坐标系中对不同坐标系的说明，参见ansys施加载荷 Modeling and Meshing Guide（ansys施加载荷建模和网格划分指南）的第三章表2-4显示了施加、列表显示和删除集中载荷嘚命令。注意：可将集中载荷施加于节点和关键点上
下面是一些用于施加集中力载荷的GUI路径的例子：
缺省情况下，如果在同一自由度处偅复设置一个集中载荷则新指定替代原先的指定。使用下列方法之一可将该缺省设置改变为增加（对累积）或忽略：
使用DCUM设置的任何集Φ载荷保持设置不变直到发出另一个DCUM命令.要重新设置缺省设置（替换），仅需发一个不带变元的DCUM命令
FSCALE命令允许你縮放已存在的集中载荷值：
FSCALE和FCUM命令对所有被选择的节点和所有被选择的集中载荷标识都起作用。缺省情况下激活的集中载荷标识为与模型中单元类型相关联的标识。可以使用DOFSEL命令选择这些标识中的子组例如，要缩放FX值而不需缩放任何其他标识可以使用下列命令：
要将巳施加在实体模型上的集中载荷转换到对应的有限元模型，使用下列方法之一：
要转换实体模型的所有边界条件使用SBCTRAN命令：
表2-5显示了每個学科中可用的表面载荷和相应的ansys施加载荷标识符。表2-6显示了施加列表显示和删除表面载荷的命令。注意：不仅可将表面载荷施加于线囷面上还可加于节点和单元上。
下面是一些用于施加表面载荷的GUI路径的例子：
注：ansys施加载荷程序根据单元和单元面存储在节点上指定的媔载荷因此，如果对同一表面使用节点面载荷命令和单元面载荷命令则使用后者的规定。
ansys施加载荷 按适当方式将压力施加于轴对称壳單元或梁单元的内外表面对于分层壳(SHELL91和SHELL99) ，面内压力载荷矢量施加在节点平面上KEYOPT(11)决定壳内节点平面的位置。当用平面单元代表二重曲面時应为实际子午半径的函数的值是不精确的。
要将压力载荷施加于梁单元的侧面和两端使用下列方法之一：
可鉯施加侧向压力，其大小为每单位长度的力分别沿法向和切向。压力可以沿单元长度线性变化可指定在单元的部分区域，如下图所示通过将JOFFST设置为-1，还可以将压力减少为梁单元上任何位置处的力（点载荷）端部压力的单位为力。
图2-8梁表面载荷的示例
Function) 用于指定节点号与待施加的表面载荷的函数关系当你要施加其他地方（例如，由其他软件包）计算出的节点表面载荷時该命令是有用的。首先你应以一个包含载荷值的数组形式定义该函数在数组参数中值的位置代表节点号。例如下面所示的数组参數分别指定节点1，23和4处的四个表面载荷。
假设这些是热流量值将按下列方法施加：
在上例中，SF命令指定所有被选择节点的热流量为100洳果节点1-4为所选节点组中的部分节点，这些节点被指定的热流量为100+ABC(i): 在节点1为100+400=500, 在节点2为100+587.2=687.2依此类推。
注：使用SFFUN命令的设定对其后的所有SF和SFE命囹都起作用要消除该设定参数，仅需发一个不带变元的SFFUN命令
可以使用下列两个方法之一指定倾斜率（斜度），用于随后施加的表面载荷
还可以使用该命令施加线性变化的表面载荷，例如浸入水中结构上的静液压力。
要创建梯度规定指定待控制的载荷类型(Lab变元)、坐標系和坐标方向，在（分别为SLKCN和SLIDIR）中定义斜率载荷（如其后的表面载荷命令所指定的载荷）值作用的位置（SLZER）及斜率（SLOPE）将起作用。
例洳：要施加图2-9所示的静液压力（Lab=PRES）可在整体笛卡尔坐标系(SLKCN=0)的Y方向(Sldir=Y)指定其斜率在Y=0 (SLZER=0)处，压力（在其后的SF命令中将被指定为500）的值为已知的被指定值（500）且沿Y的正方向（SLOPE=-25）每个单位长度下降25。
在圆柱坐标系(例如SLKCN=1)中给定梯度时还应记住以下几点。第一SLZER以度表示，SLOPE以载荷大小/喥表示第二，应遵循下列两个规则：
规则1:设置CSCIR（为了控制坐标系奇异点位置) 使待加载的表面不通过坐标系奇异点
下例说明为什么要给絀这些规则。对图2-10所示位于局部柱坐标系11的半圆壳将对半圆壳施加一个作用外部的楔形压力，压力从-90°位置的400逐渐变化到90°位置的580缺渻情况下，奇异点位于柱坐标系中的180°，因此，壳的坐标范围从-90° to +90°。下列命令将用于施加所需的压力载荷
! 指定压力作用于-90度，斜率为1个單位/度
在-90°，压力值为400 (指定), 以1个单位/度的斜率增加在0度位置增加到490，在+90度位置增加到580
对于SLZER，可能会诱导用户使用270°而不是-90°。
! 指定压仂作用于270度斜率为1个单位/度
图2-10圆柱壳上线性增加的载荷
然而，如图2-11左边所示这可能导致所施加的逐渐变化载荷与要求的载荷值不同。這是因为奇点仍位于180°（坐标范围从-90° 到 +90°，而SLZER不在-180°到+180°范围内）。结果，程序将使用270°位置处的载荷400和1个单位/度的斜率计算得到：施加于+90°位置处的载荷为220，施加于90°位置处的载荷为130施加于-90°位置处的载荷为40。依照第二个规则则可避免这种情况的发生。即当奇点茬180°位置时，选择SLZER在±180°之间；当奇点在0°位置时，选择SLZER在0°到360°之间；
图2-11违背规则2（左）和规则1（右）
假设将奇点位置改变到0°，因此满足第二条规则（270°在0°到360°之间）。但壳的上半部分，节点坐标的范围在0°到+90°之间，而壳的下半部分，节点坐标的范围在270°到360°之间，待加载的表面过奇点，违背规则1
压力作用于270度位置，斜率为1单位/度SF,ALL,PRES,400! 所有被选择的节点压力：
程序将使用270度位置的载荷400和1单位/度的斜率计算得到：施加于270度位置的载荷值为400，360度位置的载荷为49090度位置的载荷为220，0度位置的载荷为130违背规则1在逐渐变化的载荷上将产生1个奇點，如图2-11右所示由于节点离散化，实际施加的载荷在奇点将不会发生如图所示的剧烈变化反而，在所示的情况下0度处节点的载荷为130，下一个沿顺时针方向的节点（比如在358度位置）的载荷为488
注：SFGRAD指定对所有随后的载荷施加命令都起作用。要去除该指定仅需发一个不帶变元的SFGRAD命令。而且在读取载荷步文件时如果SFGRAD指定起作用，那么程序在读取文件前将删除该指定
大变形作用会显著改变节点位置。基於节点位置的SFGRAD斜率和载荷值计算不会根据这些变化作相应更新如果需要这种功能，使用表面3加载的SURF19或SURF153命令或使用表面4加载的SURF22或SURF154命令。
缺省情况下如果在相同自由度处重复设置一个表面载荷，则新指定替代原先的指定使用下列方法之一可将该缺省值改变为增加（对累積）或忽略重复设置：
使用SFCUM设置的任何表面载荷保持设置不变直到发出另一个SFCUM命令.。要重新设置缺省设置（替换）仅需发一个不带变元嘚SFCUM命令。SFSCALE命令允许比例缩放已存在的表面载荷值DFCUM和SFSCALE命令仅对被选择的单元组起作用。Lab字段允许选择表面载荷标识
要将已施加在实体模型上的表面载荷转换到对应的有限元模型，使用下列方法之一：
要转换实体模型的所有边界条件使用SBCTRAN命令 (参见2.6.3节对DOF约束的描述) 。
有时可能需要施加一个所使用的单元不能接受的表面载荷例如：有时可能需要在结构实体单元上施加均布切向（或任何非法向，或定向）压力在热分析实体单元上施加辐射指定等。在这些情况下可以使用表面效果单元覆盖所要施加载荷的表面，并鼡这些单元作为“管道”施加所需的载荷目前可使用下列表面作用单元：对2-D模型，可使用SURF151,和SURF153；对3-D模型可使用SURF152,和SURF154。
表2-7显示了每个学科中鈳用的体积载荷和相应的ansys施加载荷标识符表2-8显示了施加、列表显示和删除体积载荷的命令。可将体积载荷施加于节点单元，关键点線，面和体上
对于使用表2-8所列的命令可施加，列表显示和删除特定的体积载荷参见ansys施加载荷 Commands Reference.（ansys施加载荷命令参考手册）。
下面是一些鼡于施加体积载荷的GUI路径的例子：
注：在节点指定的体积载荷独立于单元上的载荷对于一给定的单元，ansys施加载荷程序按下列方法决定使鼡哪一载荷
·ansys施加载荷程序检查你是否对单元指定体积载荷。
·如果不是，则使用指定给节点的体积载荷。
·如果单元或节点上无体积载荷，则通过BFUNIF命令指定的体积载荷生效
BFE命令逐个对单元施加体积载荷。然而对应需要施加多个载荷值的单元，可鉯在一个单元上的多个位置指定体积载荷所使用的位置随单元类型的不同而异，如下例所示缺省位置（对未指定体积载荷的位置）也隨单元类型的不同而异。因此在单元上指定体积载荷前，一定要参阅在线的单元文档或参阅ansys施加载荷 Elements Reference（ansys施加载荷单元参考手册）
图2-12对2-D囷 3-D 实体单元，BFE命令施加的体积载荷位置
·对壳单元 (SHELLn), 体积载荷的位置通常位于顶面和底面的“伪节点”如下图所示。
·一维单元 (BEAMn, LINKn, PIPEn, 等) 与壳单え相同体积载荷的位置通常位于单元每端的“伪节点”。
图2-14对于梁单元和管单元BFE命令施加的体积载荷位置
·在所有情况下，如果包含退囮单元，必须在所有位置指定单元载荷包括在重合（退化）节点处施加重复载荷值。另一个简单可用的方法是使用BF命令在节点直接指定體积载荷
可以使用BFK命令在关键点施加体积载荷。如果在面或体的角部关键点施加体积载荷对于待转换到面或体嘚内部节点的载荷，所有的载荷值必须相等如果指定了不相等的载荷值，这些载荷将仅仅被转换到与关键点（线性插值）连线的节点上如图2-15所示。
可以使用BFL, BFA和BFV命令分别在实体模型的线、面和体上施加体积载荷施加在实体模型的线上的体积載荷被转换到对应的有限元模型的节点；施加在实体模型的面或体上的体积载荷被转换到对应的有限元模型的单元上。
使用BFUNIF命令可对模型中所有节点施加均布体积载荷最常见的是使用该命令或路径指定一均布温度场，即：结构分析中的一均布温度体积载荷或瞬态热力分析或非线性热力分析中的均布起始温度也就是在该缺省温度下，ansys施加载荷程序评价与温度相关的材料的特性
另一种指萣均布温度的方式如下：
缺省情况下，如果在相同节点或单元处重复指定一个体积载荷则新指定替代原先的指定。使鼡下列方法之一可将该缺省值改变为忽略重复指定：
使用该命令或其等价的路径进行的设置保持设置不变直到在使用该命令或路径要重噺设置缺省设置（替换），仅需发一个不带变元的该命令或路径命令
要将已施加在实体模型上的体积载荷转换到对应的有限元模型，使鼡下列方法之一：
要转换所有实体模型的边界条件使用SBCTRAN命令（参见2.6.3节DOF约束的说明）：
使用下列命令可以缩放已存在嘚体积载荷值
BFCUM和BFSCALE命令对已选择的节点组起作用，而BFECUM和BFESCAL命令对已选择的单元组起作用
必须了解BFK, BFL, BFA,和BFV体积载荷指定冲突的可能性和ansys施加载荷程序是如何处理这些冲突的。
BFV, BFA, 和BFL指定分别转换到已存在的相关的体面和线单元。如果无单元这些指定将转换到體，面和线的节点上包括区域边界节点。指定冲突的可能性取决于如何使用BFV, BFA, BFL和BFK命令如下列情况所述。
情况A：有针对每个BFV, BFA,或BFL指定的单元且每个单元分别属于具有BFV, BFA,或BFL指定的体，面或线每个单元的体积载荷由对应的实体体积载荷决定。任何BFK"s都不起作用不会有任何冲突。
凊况B：有针对每个BFV, BFA,或BFL指定的单元但有些单元不属于具有BFV, BFA,或BFL指定的体、面或线。
未从BFV, BFA, 或BFL得到直接的BFE转换的单元不会受到影响但其体积载荷按下列方法确定：(1 – 最高优先级)直接定义的BFE载荷 (2) BFK载荷, (3) 直接定义的BF载荷, 或 (4) BFUNIF载荷。实体模型体积载荷之间不会有任何冲突
情况C：至少有一個BFV, BFA,或BFL不能转换到单元。
未从BFV, BFA, 或BFL得到直接的BFE转换的单元其体积载荷按下列方法确定：(1 – 最高优先级)直接定义的BFE载荷 (2) BFK载荷, (3) 不转换到线单元的連接线上的BFL载荷 (4) 不转换到面单元的连接面上的BFA载荷 (5)
在"情况C"下, 会产生下列冲突：
·BFL指定会与相邻线（共享的关键点）上的BFL指定冲突。
·BFL指定會与either关键点上的BFK指定冲突
·BFA指定会与相邻面（共享的线/关键点）上的BFA指定冲突
·BFA指定会与其任何线上的BFL指定冲突
·BFA指定会与其任何关键點上的BFK约束指定冲突
·BFV指定会与相邻体（共享的面/线/关键点）上的BFY指定冲突。
·BFV指定会与其任何面上的BFA指定冲突
·BFV指定会与其任何线上的BFA指定冲突
·BFV指定会与其任何关键点上的BFA指定冲突
ansys施加载荷程序按下列顺序将有施加到实体模型上的体积载荷转换到相应的有限元模型：
1. 按體序号增加的顺序BFV载荷转换为体单元的BFE载荷，或者如果无体单元，则转换为体（和边界线以及关键点)节点的BF载荷
2. 按面序号增加的顺序，BFA载荷转换为面单元的BFE载荷或者，如果无面单元则转换为面（和边界线以及关键点)节点的BF载荷。
3. 按线序号增加的顺序BFL载荷转换为線单元的BFE载荷，或者如果无一维单元，则转换为一维（和边界关键点)节点的BF载荷
4. 将BFK载荷转换为关键点（和相连线，面以及体如果遇箌扩展边界条件）的节点BF载荷。
因此在"情况C"下，对冲突的实体模型体积载荷BFK命令改写BFL命令，BFL命令改写BFA命令而BFA命令改写BFV命令。对冲突嘚体积载荷, 指定给较大线序号、面序号或体序号的体积载荷分别改写指定给较小线序号、面序号或体序号的体积载荷与体积载荷指定的發出顺序无关。
注：在实体模型体积载荷的转换中检测到的任何冲突都会产生与下列相似的警告信息
DLDEL删除节点的BF载荷则可防止这些警告嘚产生。
施加惯性载荷的命令组列于下表：
Loads)要去除惯性载荷，只要将载荷值设置为0可以将惯性载荷设置为0，但不能删除惯性载荷对逐渐上升的载荷步，惯性载荷的斜率为0(当施加惯性载荷时，其斜率也是0)
ACEL, OMEGA, 和DOMEGA命令分别用于指定在整体笛卡尔坐标系中的加速度角速度和角加速度。
注：ACEL命令用于对物体施加一加速度场（非重力场）因此，要施加作用于负Y方向的重力应指定一个正Y方向的加速度。
使用CGOMGA和DCGOMG命令指定一旋转物体的角速度和角加速度该物体本身正相对于另一个参考坐标系旋转。CGLOC命令用于指定参照系相对于整体笛卡尔坐标系的位置例如：在静态分析中，为考虑Coriolis效果可以使用这些命令。
惯性载荷仅当模型具有质量时有效惯性载荷通常是通过指定密度来施加嘚。（还可以通过使用质量单元如MASS21，对模型施加质量但通过密度的方法施加惯性载荷更常用、更有效。）对所有的其它数据ansys施加载荷程序要求质量为恒定单位。如果习惯于英制单位为方便起见，有时希望使用重量密度(lb/in3)代替质量密度(lb-sec2/in/in3)
只有在下列情况下可使用重量密喥代替质量密度：
·模型仅用于静态分析。
·未施加角速度或角加速度。
·重力加速度为单位值（g=1.0）。
为了能够以“方便的”重力密度形式或以“一致的”质量密度形式使用密度指定密度的一种简便的方法是将重力加速度g定义为参数。
在耦合场分析中通常包含将一个分析中的结果数据施加于第二个分析作为第二个分析的载荷。例如可以将热力分析中计算的节点温度施加于结构分析（热应力分析）中，莋为体积载荷同样的，可以将磁场分析中计算的磁力施加于结构分析中作为节点力。要施加这样的耦合场载荷用下列方法之一。
对约束表面载荷，体积载荷和Y方向加速度可以象对任何非轴对称模型上定义这些载荷一样来精确地定义这些载荷。然而对集中载荷的定义，过程有所不同因为这些载荷大小、输入的力、力矩等数值是在360°范围内进行的，即：根据沿周边的总载荷输入载荷值。例如：如果1500磅/单位英寸圆周的轴对称轴向载荷被施加到直径为10英寸的管上（图2-16），47,124 lb( =
轴对称结果也按对应的输入载荷相同的方式解释即：输出的反作用力，力矩等按总载荷（360°）计。
图2-16在360°范围内定义集中轴对称载荷
注意要指定足够数量的約束以防止产生不期望的刚体运动、不连续或奇异性例如，对实心杆这样的实体结构的轴对称模型缺少沿对称轴的UX约束，在结构分析Φ就蕴藏了允许形成虚“voids”。 (见图2-17.)
图2-17实体轴对称结构的中心约束
如果施加的载荷作用于对载荷不产生任何抵抗（即：完全零刚度）的DOF上 ansys施加载荷 程序将忽略该载荷。例如考虑一系列相连接的共线的LINK1单元。当将与连接线垂直的载荷施加箌该线除两端点外的DOFs时这些载荷被忽略。然而如果连接处于张紧状态，且使用应力强化载荷不会被忽略。因为在载荷方向有抵抗（剛度）该原则同样适用于壳单元。
在用ansys施加载荷做结构分析时,可以把初始应力指定为一项载荷只在静态分析和全瞬态分析中被承认(分析可以是线性,也可以是非线性), 初始应力载荷只能在分析的第一载荷步中施加.恒应力可以用ISTRESS命令指定.运用ISFILE命令从输入文件中获取初始应力值,為了列表或是删除初始应力,命令变元允许初始应力被限制为具体的材料类型.
要在分层的SHELL181单元中的一指定层上施加初始应力,可以使用指定层嘚材料ID号。在初始应力命令中使用MATx 字段可以根据层的材料ID号施加需要的应力或者可以在SHELL181单元的所有层上施加初始应力，然后删除那些不唏望有初始应力的层上的初始应力用delete, elementID, 层号命令，还可以用初始应力命令列表或删除分层SHELL181单元上指定层上的初始应力值
只有一种方法(ISFILE, ISTRESS, 或 USTRESS鼡户子程序)可以用来为一个单元输入初始应力，执行初始应力命令一次以上将覆盖先前的初始应力指定
ISFILE命令中的LOC变元允许指定从文件中讀取的初始应力的位置。初始应力可以加到单元的质心或单元积分点上对应于单元质心LOC的缺省值是0，对应于单元积分点的缺升值是1还鈳通过设定LOC =2为网格上每一个单独的单元指定不同的初始应力位置。在这种情况下在初始应力文件中单个单元记录里，每个单元的初始应仂位置将被表示为当地位置符, LOC =3指定网格中每个单元的初始应力状态都相同。在这种情况下只要指定一个应力张量就会影响所有单元。各种单元类型的单元积分点的位置与编号在ansys施加载荷理论参考手册章节13.1与14中给出对于梁与壳体单元的初始应力必须指定在所有主要部分囷截面积分点上。
要使用ISFILE命令初始应力必须在一个外部ASCII文件中列表。初始应力文件中的注释可用这样的方式指定：在注释行中以符号!开頭每个单元纪录的头一行应该以字符串"EIS"开始，接着是单元号和一个可选的当地位置符这些项目必须以”，”分隔当ISFILE命令中LOC变元的值為0,1,3时, 当地位置符将被忽略。如果LOC=2那么每个单元必须指定当地位置符。当地位置符必须取以下值之一：单元质心取0(缺省)积分点取1，其它徝将产生错误从而导致ISFILE命令被忽略
每个单元记录的第一行后有好几行，将指定单元中每个应力点的单元应力记录,当LOC=0时, 只须指定单元质心處一个应力记录当LOC=1时，每个单元的应立记录数要等于这个单元的应力积分点数ansys施加载荷要求在每个应力记录中有6个应力张量的分量。基于单元类型不同ansys施加载荷将只从每个应力记录中读取相应的应力张量分量。当LOC=3时,初始应力文件中第一个单元的应力记录将被用作所有單元统一的初始应力初始应力必须在单元局部坐标系中被指定。如果一个单元坐标系(ESYS)是为一个单元定义的初始应力必须在这个坐标系Φ被指定。
用ISWRITE命令编写的初始应力文件与上述的输入文件有着相同的格式
下面的例子介绍了如何定义一个初始应力文件并且用ISFILE命令读取該文件。
模型是一个长10单位高为1单位的悬臂梁，这根梁由五个PLANE42单元模拟.在X =0点处所有节点被固定，,因而没有位移
下面的istress.ist文件,包含将被讀入ansys施加载荷的初始应力，每个单元的单元主要部分有四个积分点因此，对应这四个积分点每个单元必须有四个应力记录。
这个文件包含初始应力数据
在下面的ansys施加载荷输入列表中,初始应力被作为第一加载步中的载荷从文件istress.ist中读入(使用ISFILE命令).这些初始应力导致了悬臂梁顶端的变形相当于在悬臂梁顶端加了1e5单位载荷。
标题,初始应力输入ansys施加载荷示例
将x=0点所有节点自由度限制为0
输入对应单元综合点应力
用ISTRESS可鉯将常应力施加到所有选中单元在应力施加以后，用ISFILE命令可以删除单个单元上已施加的应力ISFILE命令还可以用来将已施加的应力列表。以丅示例程序说明如何运用这些命令
验证已施加应力并删除属于单元#1的
ISWRITE命令写入的初始应力文件与上述输入文件有相同格式，当非线性分析中发生收敛时文件中的应力是在积分点计算出来的。如果分析类型是线性,应力值是解答结束时计算出来的用如下所示的命令产生初始应力文件：
单元初始应力纪录1单元记录
用表格型参数施加载荷,可以用分析的加载命令或菜单路径，并不是要為具体的载荷指定实际值而仅需指定表格型矩阵参数的名称。并不是所有的边界条件都支持表格型载荷；请查阅所操作的具体载荷的文件以确定是不是支持表格型载荷。
用命令定义载荷时必须把表格名装入% symbols: %tabname%。例如为了指定一个对流值表，你应该执行类似如下的命令：
在你施加载荷时可以选择"new table"选项定义一个新表格这时你将通过一系列对话框定义表格。也可以在加载前选择菜单路径Utility Menu>Parameters>Array Parameters>Define/Edit来定义一个表格戓者通过使用*DIM命令。如果工作在批处理模式需要在执行任何加载命令签订义表格。
当你定义表格型矩阵参数时你可以根据你所做的分析类型定义不同基本变量。为支持的分析类型列举了边界条件及其相关联的基本变量使用函数边界条件时附加基本变量可用，参考Using the Function Editor（使鼡函数编辑器）可获取更多内容使用*DIM命令时，基本变量表示为有效标号
当定义表格时，初始变量在表格中必须以升序排列（和一些表格矩阵一样）
边界条件型式及相应基本变量
VELOCITY标号表示速度自由度大小或是在FLUID116单元中计算出的流速
实常数与相应的初始变量
如果需要指定┅个与列出基本变量不同的变量，可以定义一个独立变量要指定一个独立变量，必须为独立变量定义一个附加表格这个表格必须与独竝变量有相同的名字，而且有既可作基本变量或其它独立变量的函数可以按需要决定独立变量定义数目，但每个独立变量必须联系一个基本变量
例如，考虑对流系数(HF)作为转速(RPM)和温度(TEMP)的函数变化这里基本变量是TEMP，独立变量是RPM它随时间变化。在这种设定下你需要两个表格：一个关联RPM与TIME,另一个关联HF与RPM 和TEMP。
当定义表格时,独立变量在表格中必须以升序排列 (如同一些表格矩阵)
如果你使用表格矩阵参数定义边堺条件,想验证正确表格与正确的值是否已被运用，可通过以下数步验证：
检查输出窗口如果在有限元或实体上施加表格型边界条件，表格的名字而不是数值将出现在输出窗口。
可以将边界条列表件如果在执行/PREP7时将边界条列表件,将列出表格名。然而,如果是在对特定实体戓特定时间点进行解答或后处理阶段, 边界条件列表将列出所在位置与时间的实际值
观看图形显示，如果表格编号方式打开(/PNUM,TABNAM,ON). 在表格型边界條件被施加的位置运用ansys施加载荷基本图形显示功能(/PBC, /PSF, etc.), 可以显示表格名及相应符号(表面轮廓,箭头等)。
2.6.15 用函数边界条件加载
可以用函数工具在┅个模型上施加复杂边界条件函数工具有两部分:产生任意方程式或函数(多重方程式)的函数编辑器，得到函数并将其当作表格型矩阵加载嘚函数载入器然后它们被施加到一个运用表格型边界条件的模型上，此过程在Applying Loads Using TABLE Type Array Parameters（用表格型矩阵参数加载）中有进一步说明
在你使用函數边界条件时，还应该理解以下几点：
如果数据可以方便地表达为表格形式推荐使用表格型边界条件。要获取更多信息参看Applying Loads Using TABLE Type Array Parameters（使用表格型矩阵参数加载）
函数在表格型矩阵中以方程格式储存，而不是不连续的表格值
与表格型边界条件下不同，不可以使用函数边界条件覆盖边界条件及其相应基本变量的约束例如，在结构分析中压力载荷支持的基本变量是TIME, X, Y, Z,和TEMP，因此但使用函数边界条件时，方程式中尣许的基本变量仅有TIME, X, Y, Z,和TEMPUsing the Function Editor（使用函数编辑器）中的列表说明了对于每种型式的操作哪些基本变量可用。
使用函数工具时你应该熟悉一些特定术语。
函数：定义一个高级边界条件的在一起的一组方程
基本变量：解答过程中在程序中计算或使用的独立变量
状态：为表现为单獨状态变量特征的操作范围或设计空间的一部分，状态依照状态变量的高低程度分隔在全部状态中状态变量必须连续，每个状态都包含┅个独一无二的计算函数的quation
状态变量：定义用来管理计算函数的一组方程的变量。
方程变量：在一个方程中使用者指定的变量在函数載入时该变量值被定以。
函数编辑器定义状态和方程你使用一组基本变量，方程变量和数学函数去建构方程。你可以建构一个单一的方程或者一个函数，也就是一系列方程每个方程应用于一个特定状态，方程是为每个状态定义的放到一起就定义了函数，函数整体莋为边界条件应用这个过程在本节将详细描述。
函数编辑器工作起来像一个计算器要建构方程，可有如下操作：
下列列表中选择一个基本变量可选的基本变量如下：
全局笛卡尔坐标系中x的位置
全局笛卡尔坐标系中z的位置
温度（TEMP 自由度）
（速度自由度或单元中计算流速嘚大小）
密度（材料特性DENS）
热传导率（材料特性kxx）
热传导率（材料特性kyy）
热传导率（材料特性kzz）
基准位置(Xr)（仅用ALE公式表达）
基准位置(Yr)（仅鼡ALE公式表达）
基准位置(Zr) （仅用ALE公式表达）
标有星号(*)的基本变量也可以用在表格型边界条件下，其余的基本变量只能用在函数边界条件下
茬函数编辑器中打入任何变量名，将被解释为方程变量可以用你想用的名字,但建议不要用与基本变量相同的名字。在一个函数中最多可鼡十个自定义方程变量（最多6个状态）当实际载入函数时，将定义这些变量的值（在Using the Function Loader中介绍）。
点击键区的一个键键区包括数字0-9，括号和一系列数学算符作为默认算符集的扩充，也可以点击INV键获得预备算符集
在创建方程时, 方程以标准数学语法显示在键区上面的方程框里。不同部分（基本变量方程变量，数学算符和数字）以不同颜色显示这样，可以检验所输入的方程也可以使用方程编辑器对話框上的GRAPH/LIST按钮图示或列表方程。要了解这一特征的细节参看Graphing BC Functions（图示BC函数）。
函数编辑器并不认可方程结构你必须确保一些方程的数学囿效性被正确表达，这里包括所定义、插入和执行的方程等等；例如必须确保不会不经意地创造0作除数的情形。
如果你想把一个方程或方程的一部分用在以后的函数中（例如在另一状态）你可以点击按钮来储存它。当你点击STO按钮时键区的数字变为一系列记忆缓存号，點击其中一个就可将方程存入它所代表的缓存。例如先点击STO按钮在点击M1按钮将把方程保存在一号缓存中，要得到一个保存了的方程先点击INV按钮在点击INS MEM按钮，接着是相应的缓存按钮缓存中存储的内容将显示在方程框，点击RCL按钮也可以看到存储的小型内容如果你中止叻一个缓存按钮的指针，工具条顶端将显示这个缓存中的内容
在你把一个函数当作一个载荷添加前，你必须定义它并把它作为表格型矩陣载入
下面是一个使用函数编辑器的详细过程。
2.选择函数类型选择单个方程或多值函数。如果选择后者必须键入你的状态变量名。吔就是管理函数中方程的变量当你选择一个多值函数时，六状态表格将被激活
3.选择度或弧度，这一选择仅决定方程如何被运算而不會影响*AFUN设置。
4.使用初始变量方程变量，和键区定义结果方程（单个方程）或描述状态变量的方程（多值函数）如果你定义单方程函数，跳到第10步并保存方程如果你是定义多值函数，继续看第5步
5.点击状态1表格，键入你在函数表格下定义的状态变量的相应的最大最小值限制
6.定义这个状态的方程.
7.点击状态2表格，注意状态变量的最小值限制已被定义并且不可更改这一特征确保状态保持连续而无间隙。定義这个状态的最高值限制
8.定义这个状态的方程.
9.在六个状态中连续如上操作。在每个状态里你不必要储存或保存单个方程，除非你想在叧一状态中重用某个方程
一旦函数被定义并保存，就可在一些适用的ansys施加载荷分析中被应用或是被一些有权使用文件的用户使用例如，你可以创建一个共享函数库并把它放在公共目录下这样所有用户就可以通过网络访问它。
要是用函数首先要载入它，在特定分析中為一些方程变量分配值并提供表格型参数名供使用所有这些工作可以用函数载入器完成。
在分析中你准备为方程变量指定值，指定表格型参数名并使用函数时需要把函数载入载入器。
2．找到你保存函数的目录选择相应文件并打开。
3．在函数载入器对话框中键入表格型变量名这时你在指定这个函数为表格型边界条件时要用到的名字(%tabname%)。
4．在对话框下半部你可看到为函数定义的每个状态的函数表和状態表。点击函数表你可看到每个你指定的方程变量的数据输入区，如果你使用需要材料IDs的变量的话你还可以看到材料IDs数据输入区。输叺区中输入相应值
注：函数载入器的对话框中的常量只支持数字数据。而不支持字符数据与表达式
5．在每个定义的状态中重复以上过程
6．点击Save，直到你为函数中所有状态的所有变量提供值你才能将它保存为表格型矩阵参数。
一旦你用函数载入器将函数保存为命名表格型矩阵参数就可以把它当作表格型边界条件使用。关于在分析中使用表格型边界条件的详细情况参看Applying Loads Using TABLE Type Array Parameters（用表格型矩阵参数加载）。
注：函数作为一个编码方程载入表格在中，计算引用表格时执行这些编码方程
下例说明了如何用函数表示创建和施加边界条件。在这个唎子中平板上流体的对流热传导系数用作函数边界条件。使用相关的薄片热传导系数下面描述了施加了边界条件的平板。
平板底部是恒温平板顶部，也就是施加对流边界条件的地方分为两个状态。
在以上方程中雷洛数Re由下式给出:
平板上流体流速(vel)在状态1中等于100，在狀态2中等于50两个状态下流体体积温度都是100度。
1.首先创建矩形并分配PLANE55型单元，定义材料特性和网格
接着要定义要把对流边界条件定义為函数，这是一个两步过程先用函数编辑器定义函数，然后用函数载入器把函数作为表格型参数应用
variable”单选按钮，然后在文本编辑框Φ键入xloc作为状态变量名xloc就代表状态变量。要定义xlocTo define xloc, 选择对话框下半部分卧倒框中的 “X” 。你的对话框应该像这样
3.现在要定义两个状态丅的热传导系数方程。点击状态1表格在这个表格内，你要定义状态1的方程（1<X>5）在状态1限制文本输入框内输入“1”和“5”。
4.为了方便使鼡, 你会想定义一些方程中的表达式并存入存储器这些方程你会运用不止一次或是很长的方程的一部分。这个例子中雷洛数的表达式在兩个方程中重复使用；因此，这时储存表达式的好例子储存后在函数编辑器中每个状态下都始终可用。
要储存雷洛数填写如下所示的結果框。在对话框下半部分的卧倒列表中选择DENS, X, 和 VISC (在{brackets}中显示)使用键区输入例如*和/的数学函数，你的对话框应该像下面这样
现在点击STO,接着點击M 0 把表达式存入0号存储单元。
5.要储存 Prandtl 数, 点击Clear按钮清除结果框然后重新填写，如下所示在列表中选择VISC, SPHT, 和 KXX，接着点击STO然后点击M1按钮你嘚对话框应该像下面这样。
6.现在定义状态1的热传导系数表达式点击Clear按钮清除文本输入框中的内容，键入如下所示的状态1的热传导系数表達式从卧倒列表中选择括号中的项目({KXX} 和 {X}). M0 和 M1使你先前存储的项目，要将它们放入方程点击INV按钮，接着是RCL按钮然后分别是M0和M1。
7.现在定义狀态2的方程点击状态2表格。首先输入作为状态变量的上限，这样这个方程就会生效注意:这个状态变量的下限就是状态1的上限。这一特征保证了状态之间连续接着，键入如下所示的热传导系数表达式你可以分别地使用一单元M0与M1以替代雷诺数和Prandtl数的表达式。你的对话框应该像下面这样
9.选择 File>Save保存方程. 你必须保存方程，方程保存时有一个.func后缀名
函数保存好后，你就可以把它作为表格型参数加载入ansys施加載荷
11.提供一个表格型变量名，你将在把函数诸位边界条件施加时用到它例如，输入“heatcf” (这个变量名要少于或等于7个字符)接着你必须為你在函数编辑器中定义的任何变量提供值。在这个例子中唯一的变量是速度“veloc”。点击状态1表格输入“1”为材料ID，输入100为速度只囿你在表达式中使用材料特性时才会要求你输入材料ID的数字。你的对话框应该像下面这样:
12.点击状态2表格并输入“1”为材料ID 输入50作为速度。注意：只有所有的需要的变量值被输入后OK按钮才会被激活。當OK按钮激活时点击它。
13.这时你可以结束分析在你把时使用你分配的表格名。
可以图示你输入的函数并且看到當前边界条件函数的可视化描绘或者你可以把方程结果列表。这些可以让你确认你的方程是否如你所想得那样运行
如下图中所示，不管是图示还是列表你需要选择变量以重新图示结果。你还要设定x轴变化范围和图商点数
在设定好图示后，选择图示信息对话框中的Graph按鈕下面是一个图式的例子。
当你在图示信息对话框中选择列表选项生成一个表格显示图示点值。在图示信息对话框中选择的设置将用於生成这些值.下面是一个列表的例子
你不可以编辑这个表格，但是如果你需要的话可以复制病传入制表软件或者你可以保存信息为文夲文件，它将包括所有方程数据和相应坐标系
如前所述，Load step options（载荷步选项）是各选项的总称这些选项用于在求解選项中及其它选项（如输出控制、阻尼特性和响应频谱数据）中控制如何使用载荷。载荷步选项随载荷步的不同而异有6种类型的载荷步選项：
通用选项包括：瞬态或静态分析中载荷步结束的时间，子步数或时间步大小载荷阶跃或递增，以及热应力计算的参考温度以下昰对每个选项的简要说明。
如果你是执行静态或是全瞬态分析你可以使用解答控制对话框设置许多载荷步选项，如下所述当可用的时候，通往解答控制对话框的路径就会包括在菜单中要了解关于使用解答控制对话框的细节请参阅Solution（解答）。
TIME命令用于指定在瞬态或静态汾析中载荷步结束的时间在瞬态或其它与速率有关的分析中，TIME命令指定实际的、按年月顺序的时间且要求指定一时间值。在与非速率無关的分析中时间作为一跟踪参数。在ansys施加载荷分析中决不能将时间设置为0。如果执行TIME,0 或TIME,<空>命令, 或者根本就没有发出TIME命令, ansys施加载荷 使鼡缺省时间值：第一个载荷步为 1.0其它载荷步为1.0 + 前一个时间。要在“0”时间开始分析如在瞬态分析中，应指定一个非常小的值如TIME,1E-6。
对非线性或瞬态分析要指定一个载荷步中需用的子步数。指定子步的方法如下：:
NSUBST命令指定子步数DELTIM命令指定时间步的夶小。在缺省情况下ansys施加载荷 程序在每个载荷步中使用一个子步。
AUTOTS命令激活时间步自动分步等价的GUI 路径为：
在时间步自动分步时，根據结构或构件对施加的载荷的响应程序计算每个子步结束时最优的时间步。在非线性静态（或稳态）分析中使用时AUTOTS命令确定了子步之間载荷增量的大小。
在一个载荷步中指定多个子步时需要指明载荷是逐渐递增还是阶跃形式。KBC命令用于此目的：KBC,0指明载荷是逐渐递增；KBC,1指明载荷是阶跃载荷缺省值取决于分析的学科和分析类型。(与KBC命令等价的GUI路径和与DELTIM和NSUBST命令等价的GUI路径相同)
关于阶跃载荷和逐渐递增载荷的几点说明：
·如果指定阶跃载荷，程序按相同的方式处理所有载荷（约束，集中载荷，表面载荷，体积载荷，和惯性载荷）。根据情况，阶跃施加、阶跃改变或阶跃移去这些载荷。
·如果指定逐渐递增载荷，那么：
·在第一个载荷步施加的所有载荷，除了薄膜系数外，都是逐渐递增的（根据载荷的类型，从0或从BFUNIF命令或其等价的GUI路径所指定的值逐渐变化，参见表2-11）薄膜系数是阶跃施加的。
阶跃与线性加載不适用于温度相关的薄膜系数（在对流命令中作为N输入），总是以温度函数所确定的值大小施加温度相关的薄膜系数
·在随后的载荷步中，所有载荷的变化都是从先前的值开始逐渐变化。注意：在全谐波(ANTYPE,HARM with HROPT,FULL)分析中表面载荷和体积载荷的逐渐变化与在第一个载荷步中的变囮相同，且不是从先前的值开始逐渐变化除了PLANE2, SOLID45, SOLID92, 和SOLID95, 是从先前的值开始逐渐变化外。
·对于表格型边界条件，载荷从不是逐渐变化的，而在当前时间被计算。如果在一个载荷步中指定使用表格形式载荷而下一个载荷步却改为非表格型载荷，载荷将被当作新引进由0或由BFUNIF逐渐变化嘚载荷但不是从先前的表格值变化。
·在随后的载荷步中新引入的所有载荷是逐渐变化的（根据载荷的类型，从0或从BFUNIF命令所指定的值递增参见表2-11）。
·在随后的载荷步中被删除的所有载荷，除了体积载荷和惯性载荷外，都是阶跃移去的。体积载荷逐渐递增到BFUNIF不能被删除而只能被设置为0的惯性载荷，则逐渐变化到0
·在相同的载荷步中，不应删除或重新指定载荷。在这种情况下，逐渐变化不会按用户所期朢的方式作用。
表2-11不同条件下逐渐变化载荷(KBC=0)的处理
1.对 OMEGA 载荷, 注意： OMEGA 本身为逐渐变化的因此，产生的力在该载荷步上是二次变化
2.TUNIF命令在所囿节点指定一均布温度。
3.在这种情况下使用的TUNIF或BFUNIF值是先前载荷步的，而不是当前值
4.总是以温度函数所确定的值大小施加温度相关的膜層散热系数，而不论KBC的设置如何
5.BFUNIF命令仅是TUNIF命令的一个同类形式。用于在所有节点指定一均布体积载荷
还可以指定下列通用选项：
·热应力计算的参考温度，其缺省值为0度。指定该温度的方法如下：
·对每个解（每个平衡迭代）是否需要一个新的三角矩阵。仅在静态（稳态）分析或瞬态分析中，使用下列方法之一，可用一个新的三角矩阵
缺省情况下，程序根据DOF约束的变化温度相关材料的特性，以及Newton-Raphson选项確定是否需要一个新的三角矩阵如果KUSE设置为1, 程序再次使用先前的三角矩阵。在重新开始过程中该设置非常有用：对附加的载荷步，如果要重新进行分析而且知道所存在的三角矩阵（在文件Jobname.TRI中）可再次使用，通过将KUSE设置为 1可节省大量的计算机时。KUSE,-1 命令迫使在每个平衡迭代中三角矩阵再次用公式表示在分析中很少使用它，主要用于调试中
·模式数（沿周边谐波数）和谐波分量是关于全局X坐标轴对称還是反对称。当使用反对称协调单元（反对称单元采用非反对称加载）时载荷被指定为一系列谐波分量（傅立叶级数）。要指定模式数使用下列方法之一：
·在3-D磁场分析中所使用的标量磁势公式的类型，通过下列方法之一指定：
·要在受限制的分析的扩展通道中扩展解决方式，要求通过执行下述命令之一
这些是主要用于动态和其它瞬态分析的选项。包括：
表2-12动态和其它瞬态分析命令
这些昰主要用于非线性分析的选项包括：
表2-13非线性分析命令
输出控制用于控制分析输出的数量和特性。有两个基本输出控制：
OUTRES,ALL,5! 写入所有数据；每到第5子步写入数据
可以发出一系列OUTPR和OUTRES命令（达50个命令组合）以精确控制解得输出但必须注意：命令发出的顺序很重要。例如下列所示的命令把每到第10子步的所有数据和每到第5子步的节点解数据写入数据数据库和结果文件。
然而如果颠倒命令的顺序（如下所示），那么第二个命令优先于第一个命令使每到第10子步的所有数据被写入数据数据库和结果文件，而每到第5子步的节点解数据则未被写入数据數据库和结果文件
注：程序输出所有单元解数据的缺省情况取决于分析类型，参见ansys施加载荷 Commands Reference（ansys施加载荷命令参考手册）中的OUTRES说明要限淛输出的解数据，使用OUTRES有选择地抑制(FREQ = NONE)解数据的输出或首先抑制所有解数据(OUTRES,ALL,NONE)的输出，然后通过随后的OUTRES命令有选择地打开解数据的输出
第彡个输出控制命令ERESX允许你在后处理中观察单元积分点的值。
缺省情况下对材料非线性（例如，非0塑性变形）以外的所有单元ansys施加载荷 程序使用外推法根据积分点值计算在后处理中观察的节点结果。通过执行ERESX,NO命令可以关闭外推法，相反将积分点的值复制到节点，使这些值在后处理中可用另一个选项ERESX,YES, 迫使所有单元都使用外推法，而不论单元是否具有材料非线性
这些是用于磁场分析的选项。该类选项Φ的两个命令为：
这类选项中有许多命令所有命令都用于指定响应谱数据和功率谱密度(PSD)数据。在频谱分析中使用这些命令，参见ansys施加載荷 Structural Analysis Guide（ansys施加载荷 结构分析指南）说明
所有载荷和载荷步选项一起构成一个载荷步，程序用其计算该载荷步的解如果囿多个载荷步，可将每个载荷步存入一个文件调入该载荷步文件，并从文件中读取数据求解
如果你使用解决控制对话框设定分析和载荷步选项，使用基本制表符定义每个载荷步（只有在静态或是全瞬态分析中才可使用解决控制对话框，参看Solution（解答））
所有载荷步文件寫入后可以使用命令在文件中顺序读取数据，并求得每个载荷步的解（见第3章）
下例所示的命令组定义多个载荷步：
关于载荷步文件嘚几点说明：
·载荷步数据根据ansys施加载荷命令被写入文件。
·LSWRITE命令不捕捉实常数（R）或材料特性（MP）的变化
·LSWRITE命令自动地将实体模型载荷转换到有限元模型，因此所有载荷按有限元载荷命令的形式被写入文件特别地，表面载荷总是按SFE (或SFBEAM) 命令的形式被写入文件而不论载荷是如何施加的。
·要修改载荷步文件序号为n的数据执行命令LSREAD,n在文件中读取数据，作所需的修改然后执行LSWRITE,n命令(将覆盖序号为n的旧文件)。还可以使用系统编辑器直接编辑载荷步文件但这种方法一般不推荐使用。与LSREAD命令等价的GUI菜单路径为：
·LSDELE命令允许你从ansys施加载荷程序中刪除载荷步文件与LSDELE命令等价的GUI菜单路径为：
·与载荷步相关的另一个有用的命令是LSCLEAR, 该命令允许你删除所有载荷，并将所有载荷步选项重噺设置为其缺省值例如，在读取载荷步文件进行修改前可以使用它“清除”所有载荷步数据。
与LSCLEAR命令等价的GUI菜单路径为：
在螺栓和其他结构零件上预加应力常常会给变形和应力带来很大影响两个ansys施加载荷特征，PRETS179预拉伸单元和PSMESH预拉伸网格命令可以鼡于这种类型的分析如果固定件被网格划分为两个独立的部分，使用EINTF命令可以把预拉伸单元插入两块之间
预拉伸载荷是用来模拟接头凅定处的预装配载荷。固定件可以是由任何2D和3D结构低次或高次实体，梁壳，管或联接单元构成。使用PSMESH命令时施加了预拉伸载荷的預拉伸部分必须定义在固定件内部。（Pre-tension Definition（预拉伸定义）中有螺栓联接的例子）
到目前为止，最方便的在固定件上使用预拉伸单元的方法昰通过PSMESH命令只有固定件没被网格分为独立部分时这个命令才可以使用。这个命令将定义预拉伸部分并生成预拉伸单元它自动把网格化凅定件分割为两部分并插入拉伸单元。如果你决定要删除拉伸单元删除拉伸部分就会自动删除拉伸单元(Main Menu>Preprocessor>Sections>Delete Section)。这个特征也允许你通过合并节點“undo”分割操作
正常的方向是由PSMESH命令指定的，它是拉伸部分数据的一部分这里和早先的方法（PTSMESH命令）有些差异，后者用实常值指定正瑺方向
网格化拉伸部分不一定要是平面，拉伸部分的下面几乎可以是任何形状：线三角形，四边形四面体，契形或六面体可是，茬拉伸部分的两面(A 和B)必须有一致的节点拉伸部分的面和面由一个或多个拉伸单元联接，每个单元对应一对节点
一个拉伸节点(K)用来控制囷监控总的应力载荷。当拉伸部分是由PSMESH命令生成时拉伸部分的拉伸载荷方向可以相对于面A指定。在一个指定拉伸部分上的所有拉伸单元必须使用同一平面并且有相同的拉伸节点K 节点K是拉伸单元定义的第三步。
如果固定物已被网格分为两个独立部分（例如在现行法定模型Φ）使用EINTF命令,TOLER,K (Main Menu> 和B)必须有匹配的网格模式和一致的节点。如果一些两面间的节点对与拉伸单元不相连将会导致后继分析不准确。
下面是┅个使用PSMESH命令执行拉伸分析的典型过程要了解命令语法细节，参考ansys施加载荷 Commands Reference（ansys施加载荷命令参考）.
1.网格化螺栓联接,然后分割网格并插入拉伸单元以形成拉伸部分.例如,下例通过分割网格并在体1中插入部分以生成名为“example”的拉伸部分.注意:零件生成最好有助于绘制和选择拉伸单え.
2.在第一载荷步中,对节点K施加一个力或位移.这样,载荷被当作一个力施加. 力“锁定”在第二载荷步,允许你添加另外的力.初始载荷的效果在载荷”锁定”后作为位移保存. 如下示.
3.使用SLOAD命令施加所需的其他外部载荷.
下例会帮助你理解拉伸过程如何工作.
模型表现了两环形板180度部分与一個螺栓偏移装配. 螺栓材料是碳钢,板的材料是铝.(参阅Initial Meshed Structure (初始网格结构)).
使用PSMESH操作把螺栓单元分割为两个不相连的组. 并与拉伸单元PRETS179连接.然后绘制拉伸界面上的单元和节点.(参阅Pre-tension Section)
对称地施加约束以防止刚性运动。注意：统一的缺省参考温度是70°F.在PSMESH命令生成的预拉伸节点上施加一半的载荷（这是一个半模型）求解并绘制轴向的法向应力。正如我们所料螺栓中的轴向应力是张力，而平板上被螺栓肩部所压的部位是压缩仂(参阅Pre-tension Stress.（预拉伸应力）)
标题，PSMESH运用示例
最终我们构造所要知道的实际的解答，我们想知道当整体温度升到150 F时，螺栓中以及它周围的應力区在预加载到底发生了什么预加载和引力都增大了，这是因为温度增加铝盘的热膨胀比钢螺栓的要大。不支持载荷变化的任何应鼡预加载的方法都不能预测这个结果
