解题与后处理.docx

第7章ANSYS命令：解题与后处理SolutionandPostprocessing本章介绍solution模块（/SOLU）及两个postprocessing模块（/POST1及/POST26）中所使用到的命令在solution模块中，我们把命令分成三类（Figure5-2）：指定loads、指定solutionoptions，及执行solve的命令本章第1节介绍前一类，后两类则在第2节介绍第3节介绍generalpostprocessing（/POST1）的命令第4节则介绍time-historypostprocessing（/POST26）的命令最后，第5节以一个综合性的练习题作为本章的结束第7.1节负载Loads前面提过[Sec.5.1.2]loads可以指定在analysismodel（即nodes、elements）上，或指定loads在solidmodel（即keypoints、lines、areas、volumes）上除此之外，针对动态的问题，必须指定initialconditions,亦即初始时间的边界条件这一节分别介绍10adsonanalysismodel[Sec.7.1.1]、loadsonsolidmodel[Sec.7.1.2]、及initialconditions[Sec.7.1.3]的命令。

Loads虽然可以指定在solidmodel上，但是「解题」的对象是analysismodel,所以那些指定在solidmodel上的loads终究必须「移转」（transfer）至Uanalysismodel上这种移转的工作可以让ANSYS自动去完成：ANSYS会在解题前先做负载移转的工作或者你也可以在解题之前利用诸如SBCTRAN[Sec.7.1.2]的命令去移转这些负载，因为有时侯你希望在解题之前自己检视一下analysismodel上的loads是否正确7.1.1LoadsonAnalysisModel01D,NODE,Lab,VALUE02DSYM,Lab,Normal,KCN03DCUM,Oper04F,NODE,Lab,VALUE05FCUM,Oper06SF,Nlist,Lab,VALUE07SFE,ELEM,LKEY,Lab,KVAL,VAL108SFBEAM,ELEM,LKEY,Lab,VALI,VALJ09SFCUM,Lab,Oper10BF,NODE,Lab,VAL111BFE,ELEM,Lab,,VAL112BFUNIF,Lab,VALUE13TUNIF, TEMP14TREF, TREF15BFCUM, Lab, Oper1617ACEL,ACELX,ACELY,ACELZOMEGA,OMEGX,OMEGY,OMEGZ,KSPINDOFConstraints］以上这些命令是用来指定10ads在nodes或elements上。

第1、2、3行是指定degreesoffreedom的量，譬如指定某一节点上x、y、z的displacements是多少，亦即已知解答；最常使用的是指定某些节点上的变位为0,亦即固定着这些节点D命令（第1行）是指定某些节点（NODE）上的某些自由度（Lab）的值Lab用来决定哪一个自由度，对结构来讲可能是变位（UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ）等；对热分析来讲则是温度（TEMP）等自由度的值则利用第3个参数（VALUE）输入；对结构来讲常常是0,代表被固定（或被限制住）的自由度，若不是0时则表示一个已知的变位负载；对热分析来讲，则常是一个固定的温度DSYM命令（第2行）是在指定一个对称或反对称的条件所谓对称（symmetric）是指结构的几何形状及负载都是对称的（因此它的反应也是对称的），而所谓反对称（antisymmetric）是指结构的几何形状是对称的而负载是反对称的（因此它的反应也是反对称的）无论是对称或是反对称，analysismodel只要描述一半就可以了，但是你必须在对称面（或反对称面）上标注对称条件（或反对称条件）对称或反对称条件是我们必须善加应用的，因为除了可以节省modeling的人力外，输出数据也当然跟着减少，而最大的好处是解题的时间会大量减少。

注意，一个结构系统有时不只一个对称面（或反对称面）使用DSYM命令之前，你先选取对称面（或反对称面）上的nodes,然后再使用DSYM命令DSYM命令中的Lab可以选择SYMM（对称）或是ASYM（反对称）；Normal是垂直于这个对称面（或反对称面）的方向（X、Y、或Z）,坐标系统则是由KCN决定的譬如KCN输入1时（圆柱坐标），对称方向是Y时，表示是沿着方向对称的有关对称与反对称的更进一步的说明，请参阅Ref.5,DSYMDCUM命令（第3行）的意义与FCUM命令（第5行）是平行的，我们留待后面一起解说集中载重|第4、5行是关于作用一个集中载重在一个node上F命令（第4行），读成force,是指定一个集中载重，作用在某些节点上（NODE）的某些方向（Lab可以选择FX、FY、FZ、MX、MY、MZ等）,力的大小是VALUE（SI单位是N或N-m）0对热分析的问题而言，所谓「集中载重」是指通过一节点的heatflow,单位是每单位时间所流过的能量（SI单位是W或J/s）FCUM命令（第5行）,读成forcecumulation,是指输入的force是否与现有的值相加或取而代之譬如使用F命令作用了100N后，当再使用一次F命令彳^用200N时，后者是累加上去的（共是300N）或是取代前者（变成200N）。

前面所提到的DCUM命令（第3行）也是相似的用途分布载重第6、7、8、9行是有关分布载重有关的命令SF命令（第6行）读成surfaceforce，对结构分析而言它是一个均布的压力（SI单位是Pa或N/m2）你先选取受压表面上的nodes后，再使用SF命令；参数Nlist唯一的选择是ALL（表示所有nodes所构成的surface）;对结构问题而言，参数Lab唯一的选择是PRES;VALUE则输入均布压力的数值对热分析而言，surfaceforce是指通过surface的convection、radiation>或heatflux（SI单位是W/m2）SFE命令（第7行），读成surfaceforceonelements,是指定surfaceforce在elements的表面上，至于是哪一个表面（一个element有好几个表面）则是由LKEY来决定譬如SFE命令使用在beam（譬如BEAM3）或shell（譬如SHELL63）时，你必须指定压力是作用在上表面（力量向下）还是下表面（力量向上）对热分析而言，有些「surfaceforce」必须输入两个值，譬如convection条件需要filmcoefficient（又称为coefficientofheattransfer或convectioncoefficient）及远方的温度（bulktemperature）,在SFE命令中你只能输入一个值，二者择一，KVAL就是在决定要输入哪一个，所以你需要使用两次的SFE命令；如果使用SF命令时，可以利用VALUE后面的参数VALUE2输入远方的温度。

SFBEAM命令（第8行），读成surfaceforceonbeam,是专为beam元素（譬如BEAM3）量身定做的命令，类似于SFE命令，但是参数VALI、VALJ是指梁元素上两端的压力，容许梁上的压力成线性分布SFCUM命令（第9行）则和FCUM（第5行）类似BodyForces|第10至17行是与bodyforces有关的命令Bodyforce是指分布在body内部的负载，对结构而言，包括inertiaforce、temperatureloads等第10至15行命令是用来指定temperatureloads,而第16、17行命令是用来指定inertiaforce的BF命令（第10行）读成bodyforce,是指定某些nodes所涵盖的范围的温度被提高到某一数值（VAL1）注意，TREF命令（第14行）是在指定无应力状态下的温度（stressfreetemperature,或称为参考温度，内定值是0度），所以真正的温度变化（temperaturechanges）是最后温度减去这个参考温度辟如25度时是stressfree的温度（TREF,25）,结构的温度被提升至200度（BF,ALL,TEMP,100）,则温度变化是175度。

BFE命令（第11行），读成bodyforceonelements,是指定在某些elements所涵盖的范围的温度被提高到某一数值BFUNIF命令（第12行）读成uniformbodyforce,是指定整体结构的温度被均匀地提高到某一数值TUNIF命令（第13行）读成uniformtemperature,对结构分析而言，其功能和BFUNIF完全一样，是指定整体结构的温度被均匀地提高到某一数值BFCUM命令（第15行）则类似于SFCUM、FCUM等第16、17行的命令是在指定inertiaforce,其中ACEL是指定直线accelerations假想Y代表向上的方向，结构承受一倍向下的重力时，相当于此结构往上面以一倍的重力加速度运动，亦即输入ACEL,0,9.81,0其中9.81m/s2是重力加速度OMEGA（第17行）是在输入旋转的角速度，ANSYS会自动计算所产生的离心力止匕外，有几点必须加以说明首先，其参数OMEGX、OMEGY、OMEGZ分别是对着GlobalCS的X、Y、Z轴旋转的角速度（angularvelocities,SI单位是rad/s[Ref.5,OMEGA]）第二点是有关KSPIN这个参数的意义。

结构体在旋转时（譬如旋转中的叶片）有一种效应，叫做spinsoftening:即当结构体在转动时，其刚度（stiffness）,会有减少的现象[Ref.7,Sec.3.4.SpinSoftening],KSPIN这个参数是让你决定要不要考虑此效应当结构体在旋转时，与spinsoftening共同存在的另一个效应是stressstiffening[Ref.7,Sec.3.3.StressStiffening]:因为离心力而产生的张应力会使结构的侧向刚度（垂直于张应力方向的刚度）增力口Figure7-1说明了此两个现象（本图片取材自Ref.7,Sec.3.4.SpinSoftening）:stressstiffening使得结构的自然频率增加（亦即刚度增加），spinsoftening使得结构的自然频率减少（亦即刚度减少），A = No Stress Stiffening, No Spin Softening B - St ress Stiffening, No Spin Softening C- Nc Stress Stiffening, Spin Soflening D = Stress Stiffening, Spin Softening100-90一30—70一60-40 —50―30一20-10一0n【।-।—।।—।1—(140SO12016020024028。

320360400AngularVelocityofRotation(RadiansJSac)而两种效应同时考虑时，通常前者会稍大于后者Figure7-1StressStiffeningandSpinSoftening[Ref.7]Stressstiffening的现象也存在任何受张力的。