ANSYS-中使用函数加载的一个简单例子
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在ANSYS帮助系统中关于*SET命令的注释下列出了ANSYS中可以使用的数学函数。
所有这些数学函数均可以在ANSYS环境中使用,这些数学函数包括:ABS(X) 求绝对值ACOS(X) 反余弦ASIN(X) 反正弦ATAN(X) 反正切ATAN2(X,Y) 反正切, ArcTangent of (Y/X) , 可以考虑变量X,Y 的符号COS(X) 求余弦COSH(X) 双曲余弦EXP(X) 指数函数GDIS(X,Y) 求以X为均值,Y为标准差的高斯分布,在使用蒙地卡罗法研究随机荷载和随机材料参数时,可以用该函数处理计算结果LOG(X) 自然对数LOG10(X) 常用对数(以10为基)MOD(X,Y) 求 X/Y的余数. 如果 Y=0, 函数值为 0NINT(X) 求最近的整数RAND(X,Y) 取随机数,其中X 是下限, Y是上限SIGN(X,Y) 取 X的绝对值并赋予Y的符号. Y>=0, 函数值为|X|, Y<0, 函数值为-|X|,.SIN(X) 正弦SINH(X) 双曲正弦SQRT(X) 平方根TAN(X) 正切TANH(X) 双曲正切2004-4-15在ANSYS帮助系统中关于*SET命令的注释下列出了ANSYS中可以使用的数学函数。
所有这些数学函数均可以在ANSYS环境中使用,这些数学函数包括:ABS(X) 求绝对值ACOS(X) 反余弦ASIN(X) 反正弦ATAN(X) 反正切ATAN2(X,Y) 反正切, ArcTangent of (Y/X) , 可以考虑变量X,Y 的符号COS(X) 求余弦COSH(X) 双曲余弦EXP(X) 指数函数GDIS(X,Y) 求以X为均值,Y为标准差的高斯分布,在使用蒙地卡罗法研究随机荷载和随机材料参数时,可以用该函数处理计算结果LOG(X) 自然对数LOG10(X) 常用对数(以10为基)MOD(X,Y) 求 X/Y的余数. 如果 Y=0, 函数值为 0NINT(X) 求最近的整数RAND(X,Y) 取随机数,其中X 是下限, Y是上限SIGN(X,Y) 取 X的绝对值并赋予Y的符号. Y>=0, 函数值为|X|, Y<0, 函数值为-|X|,.SIN(X) 正弦SINH(X) 双曲正弦SQRT(X) 平方根TAN(X) 正切TANH(X) 双曲正切有限元分析软件ANSYS命令流中文说明CommandVSBV, NV1, NV2, SEPO, KEEP1, KEEP2 — Subtracts volumes from volumes,用于2个solid相减操作,最终目的是要nv1-nv2=?通过后面的参数设置,可以得到很多种情况:sepo 项是2个体的边界情况,当缺省的时候,是表示2个体相减后,其边界是公用的,当为sepo 的时候,表示相减后,2个体有各自的独立边界。
题目:加载2.1 载荷概述有限元分析的主要目的是检查结构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程序中,可以用各种方式对模型加载,而且借助于载荷步选项,可以控制在求解中载荷如何使用。
2.2 什么是载荷在ANSYS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所示。
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,无限表面流体分析:速度,压力图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)将用一已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)为体积的或场载荷。
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,如重力加速度,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另一分析的载荷。
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。
ANSYS-中使用函数加载的一个简单例子ANSYS 中使用函数加载的一个简单例子本文将通过一个具体实例说明在ANSYS 中如何使用函数加载,后续将通过该实例在分析过程中遇到的一个问题提出自己的一点看法。
实例的具体说明:一个1/4 圆柱,内半径30 mm,外半径42 mm,长度100mm,如图 1 所示:所用材料为双线性弹塑性材料,其机械性能为:P (y) = 8e7 + 7E7 * (Y/42)即:X = 0 ,Y = 42 (最高点) 时,P = 15E7;X = 42,Y = 0 (最低点)时,P = 8E7。
我们采用函数方式来施加这一压力载荷,首先定义函数:在Solution 模块中,点击菜单路径:Solution > Define Loads > Apply > Functions >Define/Edit将会弹出一个函数编辑器,可以在其中定义所需的函数。
在函数编辑器中,函数类型选择为Single equation,即单值函数;计算函数值时使用的插值坐标系( (x,y,z) interpreted in CSYS) 选择0,即总体直角坐标系,如图3 所示:然后,在函数编辑器中间位置的“Result = “ 小窗口中输入要定义的函数表达式,如果表达式中有x, y, z, time 等变量(供定义函数时使用的“自变量”),可以用{X},{Y},{Z},{TIME} 等的形式输入;或者点击下面一个小窗口右边的小箭头,会出现一个下拉列表,列出可以选择的变量,然后从该列表中选择某个自变量,则该自变量会按照上述格式写入函数中,如图 5 所示:接下来最好检查一下函数定义是否正确。
做法是:点击函数编辑器中的Graph 按钮,弹出一个“Plot information” 对话框,其中显示了所定义的函数方程,列出了方程中所有的变量。
然后可以激活要变化的变量(对于本函数,只有一个变量– X,会自动激活),并在下面的输入窗口中输入该变量的最小和最大值,以及在该变量范围中的计算点数,再点击Graph 按钮,则会绘制函数的曲线;或者点击List 按钮,则列出各计算点上的函数值。
1.在经典ANSYS里面Apply/Functions/Define/Edit打开函数编辑器●Functions Type:选择函数类型。
选择单个方程或多值函数。
如果选择后者,必须键入状态变量名,也就是管理函数中方程的变量。
当选择一个多值函数时,六状态表格将被激活。
●Degr ees/Radians:选择度或弧度,这一选择仅决定方程如何被运算,而不会影响*AFUN设置。
●使用初始变量方程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),出如果定义单方程函数,保存方程。
如果是定义多值函数,则继续下面的步骤。
●单击Regime1,键入在函数表格下定义的状态变量的相应的最大最小值限制。
●定义这个状态的方程。
●单击Regime2,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。
定义这个状态的最高值限制。
●定义这个状态的方程。
●在六个状态中连续如上操作。
在每个状态里,不必储存或保存单个方程,除非想在另一状态中重用某个方程。
●输入一个注释描述函数(可选)选择File/Comments。
●计算器区域使用计算器,你可以在输入表达式时,加入标准的数学操作符和函数调用,你只需点击序列数字,运算符或者函数等按钮,就可把函数加入表达式中,点击INV按钮,可轮流改变部分按钮的函数功能。
▪按钮“(”与“)”按钮,成对使用圆括号强制改变表达式中的运算顺序。
▪MAX/MIN按钮:查找变量中最大值/变量中最小值。
▪COMPLEX/CONJUGATE按钮:形成一个复变量/对一个复数变量执行共轭运算,利用INV按钮进行函数功能切换。
▪LN/e^X按钮:求一个变量的自然对数/求变量的e次幂,利用INV按钮进行函数功能切换。
▪STO/RCL按钮:将表达式区域信息存储在内存中/从内存中恢复重复使用的表达式,利用INV 按钮进行功能切换。
▪CVAR按钮:计算两个变量之间的协方差(covariance),只适用于PSD求解。
第23卷第3期海南大学学报自然科学版V ol.23N o.3 2005年9月NATURA L SCIENCE JOURNA L OF H AINAN UNIVERSIT Y Sep.2005 文章编号:1004-1729(2005)03-0238-04用ANSYS计算拱形橡胶减震垫的极限荷载李正中1,陈玉骥2(1.怀化铁路总公司张家界工务段,湖南张家界427001;2.中南大学铁道校区土建学院,湖南长沙410075)摘 要:通过实验确定了橡胶材料的M ooney2Rivlin常数,再以拱形橡胶减震垫为对象,建立了用于计算的空间有限元模型.考虑材料非线性和几何非线性,用工程软件ANSY S得到了拱形橡胶减震垫的极限荷载以及与之相对应的拱形橡胶减震垫的压缩量.关键词:拱形橡胶减震垫;超弹性材料;极限荷载中图分类号:O344.5 文献标识码:A在铁路线路上,钢轨和混凝土轨枕之间设置了减震垫,目的在于减少火车在运行时对混凝土轨枕面的冲击,改善行车的舒适度.目前,主要应用的减震垫有板式橡胶垫和圆柱式橡胶垫,其各有优缺点.板式橡胶减震垫的承载力较大,但是减震效果欠佳;而圆柱式橡胶减震垫,因为采用空心的构造,具有较好的减震效果,但由于构造上的原因,在圆柱与上部块体的结合处易产生应力集中现象,因而极限荷载偏低,疲劳寿命也较短.拱形橡胶减震垫是一种新型减震产品(见图1),与板式橡胶减震垫和圆柱式橡胶减震垫相比,拱形橡胶减震垫具有独特的优点.由于拱形橡胶减震垫采用半球形空腔的构造,减少了局部应力集中所带来的危害,从而提高了极限荷载和使用寿命,而且空心结构在工作时所产生的空气压力可以起到气体弹簧的作用,有助于减少振动的传递和冲击.可见,拱形橡胶减震垫是一种较好的减震装置.对于这种新型减震垫的力学性能研究,还未见公开报道.为了考察拱形橡胶减震垫的强度储备和变形情况,本文采用工程软件ANSY S对其极限荷载进行了分析,以下分4个方面进行讨论.1 拱形橡胶减震垫有限元模型的建立1.1 有关橡胶材料的超弹性理论 拱形橡胶垫的橡胶是主要的受力材料.橡胶不同于一般的弹性材料,它属于超弹性材料,即它的应力应变关系不是线性规律,也不同于应力应变关系曲线的切线斜率逐渐下降的塑性材料.而是随着应力的增长,应变的增长速度逐渐减小的超弹性材料.橡胶具有超弹性,在较小的外力作用下就能显示出高度的变形能力,由此决定了橡胶在变形过程中会呈现较强的几何非线性和材料非线性[1].对于橡胶超弹性性质的描述有不同的方式[2~4],其中,有从统计理论入手分析的,也有从分子之间的连接力入手分析的.随着计算机技术的发展以及有限元理论的广泛应用,一种被称之为唯象理论的概念逐渐引入了有关橡胶材料的理论计算中,此理论的基本思想是直接从橡胶材料的大变形现象出发,不考虑具体的分子结构,推导出可以完全或比较近似表达橡胶材料的应力应变关系的一种数学格式,从而同经典的弹性理论一样,不用考虑分子和结构等细节.这种方收稿日期:2004-11-26作者简介:李正中(1967-),男,四川广元人,怀化铁路总公司张家界工务段助理工程师.法由M ooney (1940)创始,而后Rivlin 将其推广到了一种更通用更合理的形式.图1 拱形橡胶减震垫的尺寸(单位:mm )Rivlin (1956)假设橡胶材料是不可压缩的,在小应变状态下是各向同性的,而各向同性不可压缩材料的应变能函数W 可以用下式表达W =∑∞i =0,j =0C ij (I 1-3)i (I 2-3)j ,(1)式中I 1和I 2为应变不变量.(1)式中每一项都是(I 1-3)和(I 2-3)的幂函数,此处之所以选用(I 1-3)和(I 2-3)而不用I 1和I 2是为了在零应变时(即I 1=I 3=3),W 将自动消失.1.2 拱形橡胶减震垫的材料常数的确定 M ooney 2Rivlin 常数是一种适用于不可压缩橡胶类材料的材料常数,可使用2、5、9等常数来描述.在有关手册中通常查不到超弹材料的M ooney 2Rivlin常数,但可通过对材料的标准试样的实验所得的实测数据来确定这些常数[5].为得到橡胶材料的物理特性,选取了部分样品做单向压缩实验,测得材料的应力应变关系,并将所测得的数据通过工程软件ANSY S 自带的超弹性分析程序进行材料特性的拟合计算[2],得出应变能函数所需要的常数,从而确定所用橡胶材料的材料属性.按上述办法得到的由M ooney 2Rivlin 模型所描述的应力应变关系如图2所示. 图2 在ANSY S 中定义的应力应变曲线 图3 1Π4拱形橡胶减震垫有限元模型1.3 拱形橡胶垫有限元建模 由于拱形橡胶减震垫具有对称性,故采用1Π4拱形橡胶减震垫建立有限元模型.建模时,采用H yper158单元,材料属性由以上实验所得的数据以及在ANSY S 中计算所得的M ooney 2Rivlin 超弹性模型确定.拱形橡胶减震垫的网格划分有限元模型如图3所示.实际的橡胶减震垫是支撑在混凝土轨枕上的,但为了简化计算,不考虑橡胶减震垫与轨枕的接触摩932 第3期 李正中等:用ANSY S 计算拱形橡胶减震垫的极限荷载擦,故在模型底面只约束竖向位移,而在对称面上则约束在对称面法线方向上的位移.2 荷载施加形式的确定作用于拱形橡胶减震垫的荷载有顶面铁轨所传递的列车轴重荷载以及半球内部的气体压力荷载.轴重荷载采用标准特种荷载,即火车的轴重为25t ,每个拱形橡胶减震垫上的荷载为25Π2=12.5t.半球内部的气体压力荷载是由顶面荷载的作用使半球体积发生变化所引起,它与半球体积的变化有关,故事先无法知道该气体压力的值.为了得到半球内气体的荷载,需进行必要的试算.为此,先做如下假设:1)在施加荷载的过程中,半球内气体不会漏掉;2)半球内的气体变化为等温变化;3)气体的压力随着轴重的增加而线性增加;4)半球内气体的初始压力为标准大气压.试算时,首先忽略半球内气体的存在,对橡胶减震垫施加顶面的列车轴重荷载,加载采用分级加载方式,每级加载10%(即1.25t ),求解过程考虑橡胶材料的材料非线性和由于大变形引起的几何非线性.然后根据橡胶减震垫在12.5t 荷载作用下半球的变形情况,计算半球在变形后的体积,通过与变形前的体积做比较,得到此时的半球内气体的压力.计算表明,所有半球的变化形状都很接近,几乎都是椭球形,故为了简化计算,假设所有半球变化后的尺寸都一样,并取平均尺寸进行计算.根据假设2计算出在顶面荷载12.5t 作用下,有如下关系:P 0V 0=P 1V 1,(2)式中P 0为标准大气压,取为1.01×105Pa ,P 1为变形后的半球内的气体压力,V 0、V 1分别为半球变形之前、后的体积.由于半球在变形后成为一个椭球形的空腔,所以V 0=43πR 3,V 1=43πab 2.(3)式中R 为半球在变形之前的半径;a ,b 分别为半球在变形之后椭球长半轴和短半轴的长度.由(2)、(3)式得P 1=V 0V 1P 0=R 3ab 2P 0,(4)通过上述公式,得到受压变形后半球内的气体压力P 1.在拱形橡胶减震垫未受到荷载时,整个橡胶减震垫边界(包括半球内)都受到一个标准大气压作用,该标准大气压为一平衡荷载,故这时的气压不计入荷载,即以后加载时所有气体压力荷载均应以标准大气压为起点开始计算,所以在变形后半球内的气体压力应该用以下气体压力作为荷载P =P 1-P 0.(5)由于该气体压力的数值是在没有考虑气体压力的情况下得到的,与实际情况的气体压力有所不同.因此,应该将气体压力按假定3施加于半球表面上,再进行求解计算,求得的结果再与上一次的计算结果比较,依此循环计算,直到相邻两次计算结果相差较小时方可认为这时的压力为顶面荷载12.5t 荷载时的气体压力.经过反复试算,最终得到在12.5t 荷载时的平均气体压力为0.35个大气压.3 拱形橡胶减震垫的极限荷载为简化计算,先引入以下假设:042海南大学学报自然科学版 2005年 1)计算时,只考虑到材料的超弹性性质,不考虑到其它的因素,如橡胶材料的疲劳以及其工作环境对材料的影响.图4 顶面位移随荷载变化2)半球内气体压力在加载过程中随顶面荷载同比例逐渐加大,到正常使用荷载时,假设气体压力达到最大值,然后随着荷载的增加,认为气体出现了泄漏现象,气体压力逐渐减小,当达到极限荷载时,气体正好全部漏完,即此时半球内无气体压力.采用上一节的有限元模型,考虑材料非线性,以及橡胶材料受力过程中产生的大变形,通过迭代计算,得到拱形橡胶垫的极限荷载.具体计算结果见图4.从以上计算结果可以看出,拱形橡胶减震垫顶面的位移(压缩量)随着荷载的增加而增加,在荷载均匀增加的情况下,压缩量的增加率是先快后慢,表现出超弹性材料的性质.该拱形橡胶减震垫的极限荷载为37.5t ,相对应的顶面位移为6.67m m.4 结 论1)拱形橡胶减震垫的橡胶材料属于超弹性材料,在计算过程中必须考虑材料的非线性特征,同时还要考虑超弹性材料的大变形能力;2)拱形橡胶减震垫顶面的位移随着荷载的增加逐渐增加,但增量则逐渐减小;3)该拱形橡胶减震垫的极限荷载为37.5t ,安全系数37.5Π12.5=3,顶面的极限位移大小为6.67mm ,约为其厚度的一半.参考文献:[1]史守峡.平面应力不可压缩橡胶薄片的非线性有限元分析[J ].哈尔滨工程大学学报,1998,19(3):11-15.[2]特雷劳尔L G R.橡胶弹性物理学[M].王梦蛟,等译.北京:化学工业出版社,1982.[3]弗雷克利P K,佩恩A R.橡胶在工程中应用的理论与实践[M].杜承泽,等译.北京:化学工业出版社,1985.[4]朱敏.橡胶化学与物理[M].北京:化学工业出版社,1984.[5]易太连,翁雪涛,朱石坚.不可压缩橡胶体的静态性能分析[J ].海军工程大学学报,2002,1(14):76-80.C alculation on the U ltim ate Load of the Arch Rubber Shock P adby E ngineering Softw are ANSYSLI Zheng 2zhong 1,CHE N Y u 2ji 2(1.Zhangjiajie Engineering Workgroup ,Huaihua Railway Parent 2company ,Zhangjiajie 427001,China ;2.Institute of Civil Engineering ,Railway Campus of Mid 2South University ,Changsha 410075,China )Abstract :This paper determined the M ooney 2Rivlin constants for rubber materials by test ,and then taking the arch rubber shock pad as an object ,established a spatial finite element m odel used for calculation.When their material non 2linearity and geometrical non 2linearity were taken into account ,the ultimate load and the corresponding com pressive load of the arch rubber shock pad could be obtained by engineering s oft 2ware ANSY S.K ey w ords :arch rubber shock pad ;super 2elastic materials ;ultimate load 142 第3期 李正中等:用ANSY S 计算拱形橡胶减震垫的极限荷载。
ANSYS基础教程—加载&求解关键字:ANSYS ANSYS常用命令力载荷求解器多重载荷步信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享本文主要讲述五种载荷类型中剩下一种载荷—集中载荷, 比如应力分析中的节点载荷,包括以下内容:集中载荷、节点坐标、求解器、多重载荷步。
概述·迄今为止, 我们已经知道了如何施加以下类型的载荷:–位移(DOF 约束)–压力和对流载荷(表面载荷)–重力(惯性载荷)–“结构”温度(体载荷)这些载荷占了五种载荷类型中的4种。
本文将讲述剩下的一种载荷—集中载荷, 比如应力分析中的节点载荷。
·将就以下问题进行讨论:A. 集中载荷B. 节点坐标C. 求解器D. 多重载荷步A. 力载荷·一个力就是可以在一个节点或关键点处施加的集中载荷(也可以叫“点载荷”)·和力一样,点载荷适合于线状模型,如梁,桁架,弹簧等。
在实体单元或壳单元中, 点载荷往往引起应力奇异,但当您忽略了附近的应力时,它仍然是可接受的。
记住,您可以通过选择来忽略附近施加了点载荷的单元。
·在左下角展示的二维实体单元中,我们注意到在加力位置出现最大应力SMAX (23,854)。
当在力附近的节点和单元不被选中时,SMAX (12,755)就会移到底部角点处,这是由于在该角点处约束引起的另一处应力奇异。
通过不选底部角点附近的节点和单元,您就可以在上孔附近得到预期的应力SMAX (8,098)。
注意,对于轴对称模型:·在全部360°范围内输入力的值。
·同样在全部360°范围内输出力的值(反力)。
·例如, 设想一个半径为r的圆柱形壳体边缘施加有P lb/in 的载荷。
把这个载荷施加在二维轴对称壳体模形上(比如SHELL51单元), 您就要施加一2πrP的力。
·施加一个力需要有以下信息:–节点号(您可以通过施取确定)–力的大小(单位应与您正在使用的单位系统保持一致)–力的方向—FX, FY, 或FZ使用:–Solution > -Loads-Apply > Force/Moment–或命令FK或F·问题:在哪一个坐标系中FX, FY, 和FZ 有说明?B.节点坐标系·所有的力,位移,和其它与方向有关的节点量都可以在节点坐标中说明。
一、ANSYS 中可以使用的数学函数在ANSYS 帮助系统中关于*SET 命令的注释下列出了ANSYS 中可以使用的数学函数。
所有这些数学函数均可以在ANSYS 环境中使用,这些数学函数包括,其中三角函数的单位默认是弧度:ABS(X)——xACOS(X)——)arccos(xASIN(X)——)arcsin(xATAN(X)——)(x arctgATAN2(X,Y)——)(xy arc COS(X) ——)cos(xCOSH(X)——)(x cohEXP(X)——x eGDIS(X,Y) 求以X 为均值,Y 为标准差的高斯分布,在使用蒙地卡罗法研究随机荷载和随机材料参数时,可以用该函数处理计算结果LOG(X)——)ln(xLOG10(X)——)lg(xMOD(X,Y) 求 X/Y 的余数. 如果 Y=0, 函数值为 0NINT(X) 求最近的整数RAND(X,Y) 取随机数,其中X 是下限, Y 是上限SIGN(X,Y) 取 X 的绝对值并赋予Y 的符号. Y>=0, 函数值为|X|, Y<0, 函数值为-|X|,.SIN(X) 正弦SINH(X) 双曲正弦SQRT(X)——xTAN(X)——)(x tg TANH(X) 双曲正切二、ansys 内嵌函数1. distnd( i,j) — I,j 两点的距离2. node(x,y,z)—提取距离位置(x,y,z)最近的节点号3. kp(x,y,z)—提取距离位置(x,y,z)最近的关键点号4.基本函数GDIS(x,y) Random sample of a Gaussian (normal) distribution with mean x and standard deviation y.VALCHR(CPARM) Numerical value of CPARM (if CPARM is non-numeric, returns 0.0).CHRVAL(PARM) Character value of numerical parameter PARM. Number of decimal places depends on magnitude.UPCASE(CPARM) Upper case equivalent of CPARM.LWCASE(CPARM) Lower case equivalent of CPARM.5. kx(i) 表示关键点i 的x坐标值;同理 ky(i);kz(i)6. nx(i)表示节点i 的x坐标值;同理 ny(i);nz(i)7. nsel(k)是节点k在就是1,不在就是0.8. NDNEXT(N) Next higher node number above N in selected set (or zero if none found).9. NELEM(ENUM,NPOS) returns the node number in position NPOS for element ENUM. Node number at position 1,2,... or 20 of elementN, where npos is 1,2,...20.10. UX(N), UY(N), UZ(N) X, Y, or Z structural displacement or vector sum.11.ROTX(N), ROTY(N), ROTZ(N) X, Y, or Z structural rotation or vector sum.12. TEMP(N) Temperature.13. PRES(N) Pressure.14. VX(N), VY(N), VZ(N) X, Y, or Z fluid velocity or vector sum.15. ENKE(N) Turbulent kinetic energy (FLOTRAN).16. ENDS(N) Turbulent energy dissipation (FLOTRAN).17. CENTRX(N), CENTRY(N), and CENTRZ(N) always retrieve the element centroid in global Cartesian coordinates, and are determined from the selected nodes on the elements.18. ELADJ(N,face) Element number adjacent to face 1,2,...6.。
ANSYS 中使用函数加载的一个简单例子
本文将通过一个具体实例说明在ANSYS 中如何使用函数加载,后续将通过该实例在分析过程中遇到的一个问题提出自己的一点看法。
实例的具体说明:
一个1/4 圆柱,半径30 mm,外半径42 mm,长度100mm,如图1 所示:
所用材料为双线性弹塑性材料,其机械性能为:
弹性模量 E = 201000 Mpa;泊松比μ=0.3
屈服应力σ= 200 Mpa;切线模量Et = 2010使用单元类型solid185 (8 节点六面体单元)。
取整体单元边长4 mm,然后可以直接对该几何模型划分MAP 网格,划分网格结果如图2:
约束条件为:
轴向两个截面为对称边界条件;一个端面约束轴向位移Uz。
载荷条件为:
在外表面施加变化的压力载荷,载荷函数为:
P (y) = 8e7 + 7E7 * (Y/42)
即:
X = 0 ,Y = 42 (最高点) 时,P = 15E7;
X = 42,Y = 0 (最低点)时,P = 8E7。
我们采用函数方式来施加这一压力载荷,首先定义函数:
在Solution 模块中,点击菜单路径:
Solution > Define Loads > Apply > Functions >
Define/Edit
将会弹出一个函数编辑器,可以在其中定义所需的函数。
在函数编辑器中,函数类型选择为Single equation,即单值函数;计算函数值时使用的插值坐标系( (x,y,z) interpreted in CSYS) 选择0,即总体直角坐标系,如图3 所示:
然后,在函数编辑器中间位置的“Result = “ 小窗口中输入要定义的函数表达式,如果表达式中有x, y, z, time 等变量(供定义函数时使用的“自变量”),可以用{X},{Y},{Z},{TIME} 等的形式输入;或者点击下面一个小窗口右边的小箭头,会出现一个下拉列表,列出可以选择的变量,然后从该列表中选择某个自变量,则该自变量会按照上述格式写入函数中,如图5 所示:
接下来最好检查一下函数定义是否正确。
做法是:点击函数编辑器中的Graph 按钮,弹出一个“Plot information” 对话框,其中显示了所定义的函数方程,列出了方程中所有的变量。
然后可以激活要变化的变量(对于本函数,只有一个变量– X,会自动激活),并在下面的输入窗口中输入该变量的最小和最大值,以及在该变量围中的计算
点数,再点击Graph 按钮,则会绘制函数的曲线;或者点击List 按钮,则列出各计算点上的函数值。
对于本函数,点击Graph 后所显示的函数曲线如图7 所示,可以看到它是一个线性函数:
点击List 后列出的函数值:
如果我们不希望外表面的压力函数是一个线性函数,而是一个三角函数,使得压力从下向上以余弦方式变化,可以将当前坐标系转换为总体圆柱坐标系(csys,1),然后压力函数定义为:
P = 8E7 + 7E7 * cos(Y)
在总体圆柱坐标系中,Y 为角度,这里需要确定Y 的单位是角度(Degree) 还是弧度(Radians)。
为了方便,在函数编辑器中,将角度单位设置为Degree。
下面使用函数编辑器来定义这一函数:
然后同样对所定义的函数进行检查。
在函数编辑器中点击GRAPH 按钮,然后在弹出的对话框中输入X-Axis Range (X 轴围)为0 到90,再点击Graph 按钮以显示压力载荷曲线,点击List 按钮列表压力载荷值,结果如图10 所示:
可以看到,压力不再是线性变化的。
如果我们接受了这一函数定义,需要将它保存起来,以便后续定义载荷时使用。
回到函数编辑器,点击上部菜单中的File > Save:
图11 保存函数
然后弹出一个“另存为” 对话框,在其中,输入文件名(这里输入文件名为press_test),(如有需要还可以修改保存文件的目录) 再点击“保存” 按钮,就可以把所定义的函数保存为以 .func 为扩展名的函数文件。
这里将函数保持为文件press.func:。