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ANSYS函数加载详细步骤
——caemaster
20##12月27日星期四最近,很多同学在ANSYS分析中需要使用函数加载,有的载荷是时间的函数,有的载荷是位置坐标的函数,也有的载荷是温度的函数.
今天小哥我〔cae_mastersina 〕手把手教大家使用函数方式加载.
我举例使用的是一个1×1的面,面上进行自定义函数施加压力载荷Pressure,目的是让大家掌握函数加载方法的详细步骤：
打开ANSYS,先输入以下命令
/PREP7
ET,1,185
BLOCK,,1,,0.2,,1
SMRT,3
VSWEEP,ALL
1,打开函数编辑器
2,坐标系的选择和函数的输入〔在读取函数的时候也可以选择坐标系〕
猜猜这是一个什么载荷？〔中间大,四端小的斜坡载荷〕3,保存函数
4,读取函数
选择刚才保存的fp.func
表格名称自己填写,不要和ANSYS
命令使用相同的名字.
5,加载
输入命令〔显示载荷箭头,将载荷传递至FEA模型〕
/PSF,PRES,NORM,2,0,1
SBCT
/REPLOT
总结：
是不是很简单,五步搞定,把自己的函数写入函数编辑器,可以自定义任意的函数.如果载荷是时间的函数或者是温度的函数,方法也是一样的哦,赶快动手试试吧！。
§ 3.1瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析（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稳态载荷、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较重要。
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：［岡以+ ［汕］+因国二｛叫）｝其中：[M]=质量矩阵[C]=阻尼矩阵[K]=刚度矩阵｛」｝=节点加速度向量｛乂｝=节点速度向量｛u｝=节点位移向量在任意给定的时间一，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。
ANSY程序使用Newmar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复杂，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，以最小的代价深入的理解动力学认识，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结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。
§3.3 三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full ）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。
完全法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、大应变等）。
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。
完全法的优点是：·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。
§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/Multiphsics、ANSYS/Mechauioal及ANSYS/Structural中可用）由以下步骤组成：1.建造模型2.建立初始条件3.设置求解控制4.设置其他求解选项5.施加载荷6.存储当前载荷步的载荷设置7.重复步骤3-6定义其他每个载荷步8.备份数据库9.开始瞬态分析10.退出求解器11.观察结果§ 型在这一步中，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。
这些工作在大多数分析中是相似的。
<<ANSYS 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。
一、什么是瞬态动力分析?•它是确定随时间变化载荷（例如爆炸）作用下结构响应的技术；•输入数据：–作为时间函数的载荷•输出数据：–随时间变化的位移和其它的导出量，如：应力和应变。
瞬态动力分析可以应用在以下设计中：•承受各种冲击载荷的结构，如：汽车中的门和缓冲器、建筑框架以及悬挂系统等；•承受各种随时间变化载荷的结构，如：桥梁、地面移动装置以及其它机器部件；•承受撞击和颠簸的家庭和办公设备，如：移动电话、笔记本电脑和真空吸尘器等。
运动方程的两种求解法：•模态叠加法•直接积分法：–运动方程可以直接对时间按步积分。
在每个时间点，需求解一组联立的静态平衡方程（F=ma）；–ANSYS 采用Newmark 法这种隐式时间积分法；–ANSYS/LS-DYNA 则采用显式时间积分法；求解时即可用完整结构矩阵，也可用缩减结构矩阵；•完整矩阵：–不进行缩减。
采用完整的[K]，[C]，和[M]矩阵；•缩减矩阵：–用于快速求解；–根据主自由度写出[K]，[C]，[M]等矩阵，主自由度是完全自由度的子集；–缩减的[K] 是精确的，但缩减的[C] 和[M] 是近似的。
此外，还有其它的一些缺陷，但不在此讨论。
→缩减法•积分时间步长（亦称为ITS 或Dt ）是时间积分法中的一个重要概念–ITS = 从一个时间点到另一个时间点的时间增量Dt ；–积分时间步长决定求解的精确度，因而其数值应仔细选取。
–ITS 应足够小以获取下列数据：–响应频率–载荷突变–接触频率（如果存在的话）–波传播效应（若存在）二、典型方法和步骤：•建模•选择分析类型和选项•规定边界条件和初始条件•施加时间-历程载荷并求解•察看结果2.1模型•允许所有各种非线性•记住要输入密度！•/PREP7•ET,...•MP,EX,...•MP,DENS,…（注意：是否已经选择了结构分析）阻尼•α和b阻尼均可用；•在大多数情况下，忽略α阻尼（粘性阻尼），仅规定b阻尼（由滞后造成的阻尼）：b = 2ξ/w式中x 为阻尼比，w 为主要响应频率（rad/sec）。
§3.1瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析（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稳态载荷、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较重要。
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：其中：[M] =质量矩阵[C] =阻尼矩阵[K] =刚度矩阵{}=节点加速度向量{}=节点速度向量{u} =节点位移向量在任意给定的时间，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复杂，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，以最小的代价深入的理解动力学认识，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结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。
§3.3三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。
§3.1瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析（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稳态载荷、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较重要。
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：其中：[M] =质量矩阵[C] =阻尼矩阵[K] =刚度矩阵{}=节点加速度向量{}=节点速度向量{u} =节点位移向量在任意给定的时间，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复杂，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，以最小的代价深入的理解动力学认识，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结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。
§3.3三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法：完全（Full）法、缩减（Reduced）法及模态叠加法。
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，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 inCSYS) 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。
