A n s y s多载荷步的理
解
关于多载荷步的理解
1. 荷载步中荷载的处理方式
无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。
①对施加在几何模型上的荷载(如fk,sfa等)：到当前荷载步所保
留的荷载都有效。
如果前面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。
②对施加在有限元模型上的荷载(如f,sf,sfe,sfbeam等)：ansys
缺省的荷载处理是替代方式，可用fcum,sfcum命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。
当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)，前面的和本步的都有效。当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。
特别注意的是，fcum只对在有限元模型上施加的荷载有效。
2.线性分析的荷载步
从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而其处理与上述是相同的。由于线性分析叠加原理是成立的，
或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种
理解。
1、每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施
加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况）
2、后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅
仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。
不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys是怎样求解的，得不到证实。是每次对每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样)
也有先生问，想在第N步的位移和应力的基础上，施加第N+1
步的荷载，如何？对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应
是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用线性分析)。
总之，线性分析是可以理解为后续步是在前步的基础上计算的(当然都基于初始构形)。
3.非线性分析时的荷载步
如下两点是要明确的：
①对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历史、或加载路径)无关。
②后续荷载步计算是在前步的基础上(以前步的构形和应力为基础)计算的。
关于①：设置荷载步，并顺序求解；设置荷载步，直接求解荷载步；不用荷载步，直接同时施加所有荷载；使用重启动，不设荷载步，顺序求解；使用生死单元等方法，其求解结果相同。通过计算证明了荷载顺序不影响最终结果，从这里也证明了保守系统的计算结果与荷载路径无关。
关于②：虽然从file.snn比较看，除了非线性分析的设置外，几乎与线性分析的荷载步文件没有什么差别，但如果顺序求解，则后续荷载步中用于每个子步计算的荷载=前步荷载不变+本步新施加的荷载按子步内插值。而不是在本步有效的所有荷载点点施加。
举例1：重力和预应力分为两个荷载步，在求预应力作用时，重力不变，而将预应力按子步要求施加；所以这样计算即为考虑了重
力的先作用，而预应力则在重力作用的基础上计算的。即第二荷载
步中的每个子步所对应的荷载=重力+预应力总荷载/nsubst，而不是=(重力+预应力总荷载)/nsubst.
举例2：设一悬臂梁，先在1/2处作用2000为第一荷载步，且
设nsubst=10,time=1；然后悬臂端再作用3000，且nsubst=20，ti me=2,为第二荷载步。顺序求解，则3000即在2000先作用的基础上计算的，即当time=1.6时，这时子步的荷载=2000+3000/20*(1.6-1.
0)*20=3800，而不是(2000+3000) *0.6=3000。
1.荷载步中荷载的处理方式 无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。 ①对施加在几何模型上的荷载(如 fk,sfa 等)：到当前荷载步所保留的荷载都有效。如果 前面 荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如 果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。 ② 对施加在有限元模型上的荷载(如 f,sf,sfe,sfbeam 等)：ansys 缺省的荷载处理是替代方式， 可用 fcum,sfcum 命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。当采用缺 省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于 不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)， 前面的和本步的都有效。 当采用累加方式时， 施加的所有荷载都在本步有效。 特别注意的是，fcum 只对在有限元模型上施加的荷载有效。 2.线性分析的荷载步 从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况， 而其处理与上述是相同 的。由于线性分析叠加原理是成立的，或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此 似乎可有两种理解。 ①每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意 求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对 应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！ （事实上，你本步可能施加了一点荷载， 而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况） ② 后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步 没有删除前面荷载步的荷载， 你在本步仅仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同 作用的结果。 不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys 是怎样求解的，得不到证实。是每次对 每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？ 或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样) 也有先生问，想在第 N 步的位移和应力的基础上，施加第 N+1 步的荷载，如何？对线性 分析是没有必要的，一是线性分析的效应是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用 线性分析)。 总之，线性分析是可以理解为后续步是在前步的基础上计算的(当然都基于初始构形)。 3.非线性分析时的荷载步 如下两点是要明确的： ①对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历史、或加载路径)无关。 ②后续荷载步计算是在前步的基础上(以前步的构形和应力为基础)计算的。 关于①：设置荷载步，并顺序求解；设置荷载步，直接求解荷载步 2；不用荷载步，直接同 时施加所有荷载；使用重启动，不设荷载步，顺序求解；使用生死单元等方法，其求解结果 相同。 通过计算证明了荷载顺序不影响最终结果， 从这里也证明了保守系统的计算结果与荷 载路径无关。 关于②：虽然从 file.snn 比较看，除了非线性分析的设置外，几乎与线性分析的荷载步文件 没有什么差别， 但如果顺序求解，则后续荷载步中用于每个子步计算的荷载=前步荷载不变+本步新施加的 荷载按子步内插值。而不是在本步有效的所有荷载点点施加。 举例 1：重力和预应力分为两个荷载步，在求预应力作用时，重力不变，而将预应力按子步要求施加； 所以这样计算即为考虑了重力的先作用， 而预应力则在重力作用的基础上计 算的。即第二荷载步中的每个子步所对应的荷载=重力+预应力总荷载/nsubst ，而不是=(重力 +预应力总荷载)/nsubst. 举例 2：设一悬臂梁，先在 1/2 处作用 2000 为第一荷载步，且设 nsubst=10,time=1；然后 悬臂端再作用 3000，且 nsubst=20，time=2,为第二荷载步。顺序求解，则 3000 即在 2000 先 作用的基础上计算的， 即当 time=1.6 时， 这时子步的荷载=2000+3000/20*(1.6-1.0)*20=3800， 而不是(2000+3000) *0.6=3000。 但小弟还有一点疑问，“对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历 断习题电源，线缆敷设完毕，要进出具高中资料试卷试验报告与相关部电源高中资料试卷切除从而采用
实际工况＝载荷步（时间步）＋载荷步（时间步）＋...... 载荷步＝载荷子步（时间增量）＋载荷子步（时间增量）＋...... 实体加载和有限元模型加载的区别： 实体加载是不能利用叠加,所以实体加载要手工叠加。对实体是覆盖,有限元模型加载是可以设置的。有限元加载可以利用fcum进行叠加。 比如, 第一个荷载步,对关键点1施加10kn,第二荷载步也对关键点1施加10kn,则这两个荷载步结果是完全一致的。 第一个荷载步,对节点1施加10kn,第二荷载步也对节点1施加10kn,而且用命令fcum,add则第二荷载步是20kn的结果。 加载与载荷步、子步及平衡迭代次数的说明 加载与载荷步、子步及平衡迭代次数的说明： 一、加载方式的区别 实体加载和有限元模型加载的区别： 实体加载是不能利用叠加,所以实体加载要手工叠加。对实体是覆盖,有限元模型加载是可以设置的。有限元加载可以利用fcum进行叠加。 比如, 第一个荷载步,对关键点1施加10kn,第二荷载步也对关键点1施加10kn,则这两个荷载步结果是完全一致的。 第一个荷载步,对节点1施加10kn,第二荷载步也对节点1施加10kn,而且用命令fcum,add则第二荷载步是20kn的结果。 实体加载方法的优点： a、几何模型加载独立于有限元网格，重新划分网格或局部网格修改不影响载荷； b、加载的操作更加容易，尤其是在图形中直接拾取时；无论采取何种加载方式，ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型，因此加载到实体的载荷将自动转化到其所属的节点或单元上； 二、载荷步及子步 这些概念主要用于非线性分析或载荷随时间变化的问题。根据问题的特点，可以
关于多载荷步的理解 1. 荷载步中荷载的处理方式 无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。 ①对施加在几何模型上的荷载(如fk,sfa等)：到当前荷载步所保留 的荷载都有效。 如果前面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。 ②对施加在有限元模型上的荷载(如f,sf,sfe,sfbeam等)：ansys缺 省的荷载处理是替代方式，可用fcum,sfcum命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。 当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)，前面的和本步的都有效。当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。 特别注意的是，fcum只对在有限元模型上施加的荷载有效。
2.线性分析的荷载步 从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而其处理与上述是相同的。由于线性分析叠加原理是成立的，或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种理解。 1、每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况） 2、后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。 不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys是怎样求解的，得不到证实。是每次对每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样) 也有先生问，想在第N步的位移和应力的基础上，施加第N+1步的荷载，如何？对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用线性分析)。
1.荷载步中荷载的处理方式 无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。 ①对施加在几何模型上的荷载(如fk,sfa等)：到当前荷载步所保留的荷载都有效。如果前面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。 ②对施加在有限元模型上的荷载(如f,sf,sfe,sfbeam等)：ansys缺省的荷载处理是替代方式，可用fcum,sfcum命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)，前面的和本步的都有效。当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。 特别注意的是，fcum只对在有限元模型上施加的荷载有效。 2.线性分析的荷载步 从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而其处理与上述是相同的。由于线性分析叠加原理是成立的，或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种理解。 ①每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况） ②后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。 不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys是怎样求解的，得不到证实。是每次对每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样) 也有先生问，想在第N步的位移和应力的基础上，施加第N+1步的荷载，如何？对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用线性分析)。 总之，线性分析是可以理解为后续步是在前步的基础上计算的(当然都基于初始构形)。 3.非线性分析时的荷载步 如下两点是要明确的： ①对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历史、或加载路径)无关。 ②后续荷载步计算是在前步的基础上(以前步的构形和应力为基础)计算的。 关于①：设置荷载步，并顺序求解；设置荷载步，直接求解荷载步2；不用荷载步，直接同时施加所有荷载；使用重启动，不设荷载步，顺序求解；使用生死单元等方法，其求解结果相同。通过计算证明了荷载顺序不影响最终结果，从这里也证明了保守系统的计算结果与荷载路径无关。 关于②：虽然从file.snn比较看，除了非线性分析的设置外，几乎与线性分析的荷载步文件没有什么差别， 但如果顺序求解，则后续荷载步中用于每个子步计算的荷载=前步荷载不变+本步新施加的荷载按子步内插值。而不是在本步有效的所有荷载点点施加。 举例1：重力和预应力分为两个荷载步，在求预应力作用时，重力不变，而将预应力按
ANSYS在荷载步之间改变材料属性例子 ! Example of modify material between load steps in ANSYS ! 材料泊松比随荷载增加而逐步增大 ! 作者：陆新征清华大学土木系 ! Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University FINISH /CLEAR /PREP7 FORCE=1. !初始荷载 FC=30. !极限荷载 NSTEP=30 !加载步数 EMU0=0.2 !初始泊松比为0.2 EMUU=0.499 !最终泊松比为0.499 SVM=0. !VON MISES应力 !* ET,1,SOLID45 !* !* MP,EX,1,30E3 MP,NUXY,1,EMU0 !建立模型 BLC4,0,0,100,100,100 ESIZE,100,0, VMESH,ALL /SOLU !输出RESTART文件 RESCONTRL,DEFINE,ALL,-1,1 NLGEOM,1 D,2,ALL D,4,UY D,5,UY D,6,UY D,5,UX FINISH SAVE !分步加载 *DO,I,1,NSTEP FINISH /SOLU !使用重启动功能 *IF,I,GT,1,THEN ANTYPE,,REST,
PARRES, CHANGE , PARAM, TXT, *ENDIF ! 如果荷载超过强度的50%，则线性提高泊松比 *IF,SVM,GE,FC*0.5,THEN MP,EX,1,30E3 MP,NUXY,1,EMU0+(EMUU-EMU0)*(SVM/FC-0.5)/0.5 *ENDIF !得到下一步荷载 FORCE=FORCE+1 !加载 SFE,ALL,4,PRES, , FORCE, , , SOLVE FINISH /POST1 !得到VON MISES应力 *GET,SVM,ELEM,1,NMISC, 4 PARSAV, ALL, PARAM, TXT, FINISH *ENDDO
一个瞬态分析练习 练习目的：多载荷步分析瞬态动力过程 瞬态(FULL)完全法分析板-梁结构实例 如图所示板-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： 杨氏模量=2e112 N泊松比=0.3 密度=7.8e33 /m Kg /m 板壳：厚度=0.02m 四条腿（梁）的几何特性： 截面面积=2e-42 m宽度=0.01m高度=0.02m m惯性矩=2e-84 压力载荷与时间的关系曲线见下图所示。 图质量梁-板结构及载荷示意图 5000 0 1 2 4 6 时间（s） 图板上压力-时间关系 分析过程 第1步：设置分析标题 1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title。 2.输入“The Transient Analysis of the structure”，然后单击OK。 第2步：定义分析参数 1.选取菜单途径Utility Menu>Paramenters>Scalar Parameters，弹出Scalar Parameters窗 口，在Selection输入行输入：width=1，单击Accept。 2.依次在Selection输入行输入：length=2、high=-1和mass_hig=0.1，每次单击Accept。 3.单击Close，关闭Scalar Parameters窗口。 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） 第7步：瞬态动力分析 1.选择分析类型为Transient。 2.定义阻尼，Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Damping，弹出 Damping Specifications窗口。在Mass matrix multiplier处输入5。单击OK。 3.约束接地节点“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）。 4.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>DB/Results File，弹 出Controls for Database and Results File Writing窗口。 5.在Item to be controlled滚动窗中选择All items。单击OK。 6.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time –Time Step，弹出Time – Time Step Options窗口。 7.在Time at end of load step处输入1；在Time step size处输入0.2；在Stepped or ramped b.c处单击ramped；单击Automatic time stepping为on；在Minimum time step size 处输入0.05；在Maximum time step size处输入0.5。单击OK。 8.施加第一载荷步的荷载值： Apply PRES on Areas对话框。在pressure value处输入10000。 写载荷步文件：选取菜单途径Main menu>Solution>Write LS File，弹出Write Load Step File 对话框。在Load step file number n处输入1，单击OK。 9.施加第2载荷步的荷载值：选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time – Time Step，弹出Time – Time Step Options窗口。 10.在Time at end of load step处输入2。单击单击OK。 11.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structure-Pressure>On Areas。弹出 Apply PRES on Areas拾取窗口。 12.单击Pick All，弹出Apply PRES on Areas对话框。 13.在pressure value处输入0。单击OK 14.选取菜单途径Main menu>Solution>Write LS File，弹出Write Load Step File 对话框。 15.在Load step file number n处输入2，单击OK。 16.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time –Time Step，弹出Time – Time Step Options窗口。 17.在Time at end of load step处输入4；在Stepped or ramped b.c处单击Stepped。单击 OK。 18.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structure-Pressure>On Areas。弹出 Apply PRES on Areas拾取窗口。 19.单击Pick All，弹出Apply PRES on Areas对话框。 20.在pressure value处输入5000。单击OK 21.选取菜单途径Main menu>Solution>Write LS File，弹出Write Load Step File 对话框。 22.在Load step file number n处输入3，单击OK。 23.选取菜单途径Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc> Time –Time Step，弹出Time – Time Step Options窗口。 24.在Time at end of load step处输入6。单击单击OK。
拓扑优化是指形状优化，有时也称为外型优化。 拓扑优化的目标是寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳材料分配方案。这种方案在拓扑优化中表现为“最大刚度”设计。与传统的优化设计不同的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量（参见“优化设计”一章）都是预定义好的。用户只需要给出结构的参数（材料特性、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。给每个有限元的单元赋予内部伪密度来实现。这些伪密度用PLNSOL ，TOPO 命令来绘出。拓扑优化的目标——目标函数——是在满足结构的约束（V ）情况下减少结构的变形能。减小结构的变形能相当于提高结构的刚度。这个技术通过使用设计变量。 结构拓扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料分布的问题。通过拓扑优化分析，设计人员可以全面了解产品的结构和功能特征，可以有针对性地对总体结构和具体结构进行设计。特别在产品设计初期，仅凭经验和想象进行零部件的设计是不够的。只有在适当的约束条件下，充分利用拓扑优化技术进行分析，并结合丰富的设计经验，才能设计出满足最佳技术条件和工艺条件的产品。连续体结构拓扑优化的最大优点是能在不知道结构拓扑形状的前提下，根据已知边界条件和载荷条件确定出较合理的结构形式，它不涉及具体结构尺寸设计，但可以提出最佳设计方案。拓扑优化技术可以为设计人员提供全新的设计和最优的材料分布方案。拓扑优化基于概念设计的思想，作为结果的设计空间需要被反馈给设计人员并做出适当的修改。最优的设计往往比概念设计的方案结构更轻，而性能更佳。经过设计人员修改过的设计方案可以再经过形状和尺寸优化得到更好的方案。 5.1.2优化拓扑的数学模型 优化拓扑的数学解释可以转换为寻求最优解的过程，对于他的描述是：给定系统描述和目标函数，选取一组设计变量及其范围，求设计变量的值，使得目标函数最小（或者最大）。一种典型的数学表达式为： ()()()12,,0,,0min ,g x x v g x x v f x v ?=??≤???? && 式中，x -系统的状态变量；12g g 、-一等式和不等式的结束方程；(),f x v -目标函数；v -设计变量。 注：在上述方程中，x 作为系统的状态变量，并不是独立的变量，它是由设计变量得出的，并且与设计变量相关。 优化拓扑所要进行的数学运算目标就是，求取合适的设计变量v ，并使得目标函数值最小。 5.2基于ANSYS 的优化拓扑的一般过程 （进行内容排版修改） 在ANSYS 中，进行优化拓扑，一般分为6个步骤。具体流程见图5-1：
1. 荷载步中荷载的处理方式无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。 ①对施加在几何模型上的荷载(如fk,sfa 等)：到当前荷载步所保留的荷载都有效。如果前 面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。 ②对施加在有限元模型上的荷载(如f,sf,sfe,sfbeam 等)：ansys缺省的荷载处理是替代方式，可用fcum,sfcum 命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)，前面的和本步的都有效。当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。特别注意的是，fcum 只对在有限元模型上施加的荷载有效。 2. 线性分析的荷载步从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而 其处理与上述是相同的。由于线性分析叠加原理是成立的，或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种理解。 ①每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意 求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况） ②后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys是怎样求解的，得不到证实。是每次对每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样) 也有先生问，想在第N 步的位移和应力的基础上，施加第N+1 步的荷载，如何？对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用线性分析)。总之，线性分析是可以理解为后续步是在前步的基础上计算的(当然都基于初始构形)。 3. 非线性分析时的荷载步如下两点是要明确的：①对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历史、或加载路径)无关。②后续荷载步计算是在前步的基础上(以前步的构形和应力为基础)计算的。关于①：设置荷载步，并顺序求解；设置荷载步，直接求解荷载步 2；不用荷载步，直接同时施加所有荷载；使用重启动，不设荷载步，顺序求解；使用生死单元等方法，其求解结果相同。通过计算证明了荷载顺序不影响最终结果，从这里也证明了保守系统的计算结果与荷载路径无关。关于②：虽然从file.snn 比较看，除了非线性分析的设置外，几乎与线性分析的荷载步文件没有什么差别，但如果顺序求解，则后续荷载步中用于每个子步计算的荷载=前步荷载不变+本步新施加的荷载按子步内插值。而不是在本步有效的所有荷载点点施加。 举例1：重力和预应力分为两个荷载步，在求预应力作用时，重力不变，而将预应力按子步要求施加；所以这样计算即为考虑了重力的先作用，而预应力则在重力作用的基础上计算的。即第二荷载步中的每个子步所对应的荷载=重力+预应力总荷载/nsubst，而不是=(重力+预应力总荷载)/nsubst. 举例2：设一悬臂梁，先在1/2 处作用2000 为第一荷载步，且设nsubst=10,time=1；然后悬臂端再作用3000，且nsubst=20，time=2,为第二荷载步。顺序求解，则3000 即在2000 先作用的基础上计算的，即当time=1.6 时，这时子步的荷载=2000+3000/20*(1.6-1.0)*20=3800，而不是(2000+3000) *0.6=3000。 但小弟还有一点疑问，“对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历
ANSYS重启动技术 软件应用2008-05-15 11:54:45 阅读267 评论0 字号：大中小 1 重新启动一个分析 有时，在第一次运行完成后也许要重新启动分析过程，例如想将更多的载荷步加入到分析中，在线性分析中也许要加入别的加载条件，或在瞬态分析中加入另外的时间里程加载曲线，或者在非线性分析收敛失败时需要恢复。ANSYS 允许两种不同类型的重启：单架构重启与用于静态和全瞬态结构分析的多架构重启。单架构重启只允许你在一个工作停止点恢复它，而多架构重启可以在分析的任何点恢复工作，条件是保存了信息。这项功能允许你在一个模型上作多个分析并且给了你从异常中断恢复的更多选择。 要重启分析，模型必须符合以下条件: 分析类型必须是静态（稳态）、谐波（二维磁场）或瞬态（只能是全瞬态），其它的分析不能被重新启动。 在初始运算中，至少已完成了一次迭代。 初始运算不能因“删除”作业、系统中断或系统崩溃被中断。 1.1 一般重启动 一个传统的重启需要有工作初始运算的特定文件，并且需要你在使用SOLVE命令前改变输入。 1.1.1一般重启动的要求 在初始运算时必须得到以下文件： Jobname.DB文件－在求解后、POST1后处理之前保存的数据库文件，必须在求解以后保存这个文件，因为许多求解变量在求解程序开始以后设置的，在进入POST1前保存该文件，因为在后处理过程中，SET 命令（或功能相同的GUI路径）将用这些结果文件中的边界条件改写存储器中的已经存在的边界条件。接下来的SAVE命令将会存储这些边界条件（对于非收敛解，数据库文件是自动保存的，见下面的注释项）。 Jobname.EMAT文件－单元矩阵。（如果已建立） Jobname.ESAV或Jobname.OSAV文件－Jobname.ESAV文件保存单元数据，Jobname.OSAV文件保存旧的单元数据。Jobname.OSAV文件只有当Jobname.ESAV文件丢失、不完整或由于解答发散，或因位移超出了极限，或因主元为负引起Jobname.ESAV文件不完整或出错时才用到。在NCNV命令中，如果KSTOP被设为1（缺省）或2、或自动时间步长被激活，数据将写入Jobname.OSAV文件。如果需要Jobname.OSAV文件，必须在重新启动时把它改名为Jobname.ESAV文件。 结果文件－不是必需的，但如果有，从重启动运行得出的结果将通过适当的有序的载荷步和子步号追加到这个文件中去。如果因初始运算结果文件的结果设置数超出而导致中断的话，需在重新启动前将初始结果文件名改为另一个不同的文件名。这可通过执行ASSIGN命令（Utility Menu>File>ANSYS File Option） 实现。 注:－如果由于不收敛、时间限制、中止执行文件（Jobname.ABT文件）、或其它程序诊断错误引起程序中断的话，数据库会自动保存，求解输出文件（Jobname.OUT文件）会列出这些文件和其它一些在重新启动时所需的信息。中断原因和重新启动所需的保存的单元数据文件见Restart Information for Nonlinear Analyses(表3－2)。 如果文件.RDB，.LDHI，或.Rnnn在先前运算中偶然生成，在进行单架构重启前你必须删除他们. 在交互模式中，已存在的数据库文件会首先写入到备份文件（Jobname.DBB文件）中。在批处理模式中，已存在的数据库文件会被当前的数据库信息所替代，不进行备份。 1.1.2一般重启动的步骤 重启动分析的步骤如下：
基于ANSYS有限元多载荷步结构的分析 摘要多载荷步结构分析是ANSYS有限元分析的关键部分，本文以二维悬臂梁杆为例，分析了其在不同时刻的载荷下的应力分布，总结了多载荷步问题的求解方法。 关键字ANSYS ；有限元分析；多载荷步 0引言 ANSYS是当前使用最广泛，功能最强大的有限元软件，对工程结构在各种外荷载作用下可进行全面分析，并能对结构的变形、位移及应力分布结果通过图像和图表表示，为系统的优化提供可靠依据。而在整个有限元分析中，如何正确施加载荷以及选择合适的求解方式至关重要，直接影响到分析结果的正确性。 1ANSYS载荷分析 ANSYS中将载荷分为六大类：自由度约束、集中力载荷、面载荷、体载荷、惯性载荷以及耦合场载荷。 为获得模型分析的正确计算结果就要对施加的载荷做相关的配置，在单载荷步系统中，载荷通过一个载荷步施加即可满足求解。而对于实际大多数的有限元模型分析中，载荷的加载为多载荷步，需要多次施加不同的载荷步才能满足要求。 2多载荷步求解 对于多载荷步的问题，有两种可行的方法： 1）顺序求解法。先加载第一个载荷步，然后求解。接着加载第二个载荷步，再求解。以此类推； 2）多载荷步文件法。为每一个载荷步设置一个载荷文件，然后让ANSYS 自动依次读取每个载荷步文件并求解。 显然第二种方法自动化程度较高，本文采取第二种方法以一端固定的悬臂梁杆为例进行分析。从零时刻起，给悬臂梁杆右部自由端施加随时间变化的应力，在ANSYS中施加多载荷步，确定不同时刻的应力分布。力的载荷历程如图1. 本例为实体静态分析，多载荷步之间的联系是时间，因此在每个载荷步结束点赋予时间值。根据图1，在0s～5s时间内，集中力从0开始线性增加到5000N，接着该力不变持续的时间段为5s～10s，在最后的10-15S的时间段跳跃到50000N。根据时间的不同，将载荷分为3步。0s～5s为第一步加载过程，5s～10s为第二步加载过程，10s～15s为第三步加载过程。这其中的每一步为一个载
A n s y s多载荷步的理 解
关于多载荷步的理解 1. 荷载步中荷载的处理方式 无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。 ①对施加在几何模型上的荷载(如fk,sfa等)：到当前荷载步所保 留的荷载都有效。 如果前面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。 ②对施加在有限元模型上的荷载(如f,sf,sfe,sfbeam等)：ansys 缺省的荷载处理是替代方式，可用fcum,sfcum命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。 当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)，前面的和本步的都有效。当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。 特别注意的是，fcum只对在有限元模型上施加的荷载有效。
2.线性分析的荷载步 从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而其处理与上述是相同的。由于线性分析叠加原理是成立的， 或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种 理解。 1、每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施 加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况） 2、后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅 仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。 不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys是怎样求解的，得不到证实。是每次对每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样) 也有先生问，想在第N步的位移和应力的基础上，施加第N+1 步的荷载，如何？对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应 是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用线性分析)。
该对话框中提供了静力分析中用到的普通载荷步选项，介绍如下。 1. TIME（时间） 该选项指定载荷步的终止时间。第一个载荷步的默认值是1.0，以后每一个载荷步默认递增1.0。尽管时间对静力分析没有物理意义（除了蠕变、粘塑性或其他依材料性质而定的行为），但涉及到载荷步和载荷子步时，它是很方便的工具。该选项值不能为零，如果载荷步终止时间确实为零（比如施加初始条件等特殊情况），可以将其指定为一个非常小的值，比如1e-6。GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequency→Time & Time Step Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequency→Tme&Substeps 2. NSUBST（子步数）和DELTIM（时间步大小） 对于瞬态分析，需要指定一个载荷步中需要的子步数。子步数可以通过不同的方法确定。可通过指定载荷子步的时间步大小让ANSYS自动计操作数步数。 GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequency→Time & Time Step 该项可以给出载荷子步的时间步大小，然后ANSYS程序根据整个载荷步的长度计算出子步数。载荷子步的时间步大小由图3.5中Time step size（时间步大小）文本框中的输入值决定。也可通过直接指定载荷子步数确定子步数。 GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequency→Time &Substeps 默认情况下，ANSYS程序在每个载荷步中使用一个子步，此子步的时间长度与载荷步的时间长度相同。载荷子步数由图3.34中Number of substeps（载荷子步数）文本框中的输入值决定。 3. KBC（斜坡或阶跃选项） 该选项用来确定本载荷步所加的载荷值是阶跃加载（KBC,1），还是斜坡加载（KBC,0）。如果是阶跃加载，则全部载荷值加在了第一个载荷子步上，后续载荷子步的载荷值和第一个子步结束时的载荷值保持相同。默认是斜坡加载，即每个子步的载荷值顺次线性增加。该选项对应图3.33和图3.34中的Stepped or ramped b.c.（斜坡或阶跃载荷）栏，当选中Stepped单选按钮时，对应于"KBC，1"，载荷阶跃施加；选中Ramped单选按钮时，对应于"KBC，0"，载荷斜坡施加。 GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Time & Time Step Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time &Substeps 4. AUTOTS（自动时间步） 该选项对应图3.33和图3.34中的Automatic time stepping（自动时间步）栏，激活该选项时，ANSYS自动计算每个子步结束时的最优时间步。默认选中Prog Chosen（程序选择）单选按钮。 GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Time & Time Step/Time &Substeps 该选项的作用也是确定载荷子步的个数。可以指定最大和最小载荷子步数或者最长和最短时间步数，对该选项进行控制。
ANSYS多载荷步分析流程 中国机械CAD论坛 dengguide 1. 流程概述 1.1 线弹性计算 按照ANSYS帮助文件中的叙述，ANSYS中有3种方法可以用于定义和求解多载荷部问题：（1）多次求解法，每一个载荷步运行一次求解；（2）载荷步文件法，通过LSWRITE命令将每一个载荷步输出为载荷步文件，然后通过LSSOLVE命令一次求解所有的载荷步；（3）矩阵参数法，通过矩阵参数建立载荷-时间列表，然后再加载求解。 按照以上方法进行线弹性结构分析时，每一个载荷步的求解结果都是独立的，前后载荷步的求解结果之间没有相互关系，后一载荷步的求解结果并不是在前一个载荷步计算结果的基础之上叠加的。例如，2个载荷步都定义150 MPa内压并不会在容器上产生300 MPa内压的累积效果。换一个角度理解，对于线弹性结构分析也没有必要将300 MPa内压拆分为2个载荷步计算，直接定义1个300MPa的载荷步并在求解设置中定义和输出2个载荷子步，可以分别得到150MPa和300MPa内压对应的结构响应。 1.2 弹塑性计算 当结构有塑性变形产生时，由于结构弹塑性响应与载荷历程相关，同一载荷值可能对应不同的位移和应变值，在进行多载荷步求解时必须考虑响应的前后累积效应。例如，对厚壁容器进行自增强弹塑性分析必须考虑应变强化效应的影响。 ANSYS中有3中方法可以实现弹塑性连续分析。第1、2种方法就是载荷步文件法和矩阵参数法，具体设置同线弹性计算时相同，一旦有塑性变形产生程序会自动累积多次加载效应。第3种方法是重启动法，在第1个载荷步计算结果的基础上，重新定义载荷并运行重启动计算。在与线弹性求解不同的是，多次求解法不能直接用于弹塑性多载荷步计算。 下面我们将通过一个具体的算例来具体说明结构的多载荷步弹塑性分析。 2. 算例验证 一根均匀圆棒两端受到均匀的轴向拉应力P，圆棒半径为5 mm、长度为10 mm，材料为如图1所示的双线性等向强化材料，弹性模量E=200 GPa，泊松比μ=0，屈服强度sσ=200 E=100 GPa，计算圆棒上的轴向应变ε。计算采用1/4模型，单位采用MPa，切线模量 t g-mm-ms单位制，应力单位为MPa。
ANSYS中关于初应力和荷载步设置的算例 [转载]ANSYS中关于初应力和荷载步设置的算例(2011-02-2016:30:41)转载▼标签：转载 原文地址：ANSYS中关于初应力和荷载步设置的算例作者：WaterSprite 偶初学ANSYS，看了网站上几个朋友关于应力和加载方式的讨论，自己做了一个小算例，现在发上来和大家共同讨论一下这方面的问题。 算例为一个地基+地基上面的一块方块墙吧，先通过一次计算仅加边界条件和自重，计算得到自重应力场，并输出初应力文件用来模拟初应力场。 然后施加应力和自重并进行计算，此时的位移基本为0，即消除了初位移，所得应力场 即为自重应力场。在些基础上进一步施加墙上法向面荷载，并进行第二步计算，得到的位移应该是仅有面荷载引起的位移。 关于初应力想说明的几点： 1、初应力只能加在第一个荷载步，用命令流和GUI方式均可。但在求解前不能退出求 解器，如果加了初应力后退出求解器到前处理器或者后处理器后再回到前处理器，刚才施加的初应力就没有了，必须再次施加。 2、也可以不用初应力而直接分两个荷载步进行计算，如第一步仅计算自重，第二步再 加面荷载后进行计算，在后处理中用工况组合来得到“净位移”，但工况组合中的应力结果似乎是不正确的。 3、如果用LSSOLVE从荷载文件进行求解，在写荷载文件时初应力的设置并不会写入荷
载文件，所以，在命令流或者GUI方式下在求解前必须显示指定加载初应力。 关于荷载步设置的几点建议： 1、在GUI方式下，每次进入求解器进行求解似乎都是开始一个新的分析（这一点偶也 不是很明白）。如果不退出求解器，即便不改变约束和荷载，只要求解一次，就会多一个荷载步结果，但所有结果是一样的；如果退出求解器后再进来，求解就重新开始（根据时间值）。 2、对点、线、面、体荷载都有替换和叠加两种方式，在替换方式下，在同一位置重复 加荷载，只有最后一次加的荷载有效；在叠加方式下，在同一位置重复加荷载，所有荷载会叠加后共同作用在结构上。 以上是偶刚学ANSYS的一点小小总结，不正之处还望大家指正，也欢迎大家与偶一块讨论，偶QQ：1694440 /BATCH KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,0 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,0 KEYW,PR_MULTI,0