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转-Ansys施加弯矩扭矩的几种方法

Ansys施加弯矩扭矩的几种方法<转帖>

a)方法简介:
1.将矩转换成一对的力偶,直接施加在对应的节点上面。
2.在构件中心部位建立一个节点,定义为mass21单元,然后跟其他受力节点耦合,形成刚性区域,就是用cerig命令。然后直接加转矩到主节点,即中心节点上面。
3.使用mpc184单元。是在构件中心部位建立一个节点,跟其他受力节点分别形成多根刚性梁,从而形成刚性面。最后也是直接加载荷到中心节点上面,通过刚性梁来传递载荷。
4.通过rbe3命令。该方法与方法2很接近。
5.基于表面边界法:主要通过定义一个接触表面和一个目标节点接触来实现,弯矩荷载可以通过在目标节点上用“F”命令施加。

b)方法说明:
方法1,通过转换为集中力或均布力,比如施加扭矩,把端面节点改成柱坐标,然后等效为施加环向的节点力;而施加弯矩,可以将力矩转化为端面的剪切均布力;但这种方法比较容易出现应力集中现象;
方法2,定义局部刚性区域。该方法有个不足,它在端面额外的增加了一定的刚度,只能适用于小变形分析。
方法3,相对方法2来说,采用刚性梁单元,适用范围更广一些,对于大应变分析也能很好的适用。但在小应变分析下,方法2和方法3没有什么区别。
方法4,定义一个主节点,施加了分布力面,应该说跟实际比较接近一点,但端面的结果好像不是很理想,结果有点偏大,在远离端面处的位置跟实际很符合。
方法5,它具体的受力形式有如下两种:
刚性表面边界(Rigid surface constraint)-认为接触面是刚性的,没有变形,和通过节点耦合命令CERIG比较相似;
分布力边界(Force-distributed constraint)-允许接触面的变形,和边界定义命令RBE3相似。
使用这种方法,需要用KEYOPT(2) = 2打开接触单元的MPC(多点接触边界)算法。

c)命令流示例:
下面用不同的方法来实现的命令流。

方法1:不介绍了

方法2:定义局部刚性区域
/PREP7
ET,1,95
ET,2,21
KEYOPT,2,3,0
R,1,1E-6
MP,EX,1,2.01e5
MP,PRXY,1,0.3
CYLIND,15,10,0,200,0,360,
wpro,,90,
vsbw,all
wpro,,,90
vsbw,all
WPCSYS,-1,0
K,17 , , ,210
lsel,s,,,13,16,1
lesize,all, , ,8, , , , ,1
lsel,s,,,22
lesize,all, , ,4, , , , ,1
lsel,s, , ,17,20,1
lsel,a, , ,26,27,1
lsel,a, , ,30,31,1
lesize,all, , ,20,0.4, , , ,1
alls
vmesh,all
!下面一段开始各个方法有所不同,由于前面的建模一样,后面的例子就不再给出
ksel,s,,,17
type,2
real,1
kmesh,all
allsel
nsel,s,loc,z,200,210
npolt
CERIG,node(0,0,210),ALL,ALL, , , ,
!CERIG命令定义局部刚性区域
allsel
/SOLU
f,node(0,0,210),mz,10e5
FINISH
!以下一段边界条件的施加各种方法一样,后面例子也不再赘述
/SOL
nsel,s,loc,z,0
d,all,all
allsel
solve

方法3:使用MPC184单元定义刚性梁
……
et,2,184
keyopt,2,1,1
nsel,s,loc,z,200
n,15000 ,0,0,210
type,2
*get,nnum,node,0,count
*get,ND,node,0,num,min
*do,i,2,nnum
!节点个数是nnum,只需要生成nnum个mpc单元
E, 15000,ND
ND=NDNEXT(ND)
*enddo
allsel
/SOLU
f,node(0,0,210),mz,10e5
FINISH
……

方法4:rbe3命令
……
ET,2,21
KEYOPT,2,3,0
R,1,1E-6
K,17 , , ,210
ksel,s,,,17
type,2
real,1
kmesh,all
allsel
nsel,s,loc,z,200
*get,nnum,node,0,count
*get,ND,node,0,num,min
*dim,sla,array,nnum
*dim,sla2,array,nnum
*do,i,1,nnum
sla(i)=ND
sla2(i)=ND
ND=NDNEXT(ND)
*enddo
allsel
rbe3,node(0,0,210),all, sla,sla2
/SOLU
f,node(0,0,210),mz,10e5
FINISH
……

ANSYS求解器的基本原理与选择

© Written by J.Y. WANG

ANSYS求解器的基本原理与选择

对于线性方程组的数值求解方法大致分为两类:直接求解法和迭代法。ANSYS中的直接法都是基于高斯消元法的原理,而迭代法是采用逐步逼近的方法。由于迭代法不需要存储系数矩阵的零元素,因而迭代法主要用于求解大型稀疏矩阵方程组,并且计算程序比较简单,原始系数矩阵在计算中始终保持不变所以迭代法被广泛使用,但是迭代法存在收敛性和收敛速度问题。ANSYS中的迭代求解器都是基于共轭梯度原理计算的,所不同的是各迭代法的预处理矩阵不同。

另外需要说明的是:由于迭代法的特点是不需要矩阵分解,只需要一系列具有稀疏矩阵分布的矩阵相乘和预处理矩阵,所以迭代法所需的内存空间和计算空间都小于稀疏矩阵法,但是迭代法并非适用于所有问题,而且对于一些复杂问题来说,需要的迭代次数会很大,这种情况下稀疏矩阵法的计算时间可能会小于迭代法。

稀疏矩阵求解器与其他求解器相比具有较强的稳健性。对于非线性结构分析建议按如下原则选取sparse或PCG求解器:

如果是梁/壳或梁/壳与实体结构,选择稀疏矩阵直接求解器
如果是具有大量自由度(>20万个)的3D实体结构选
PCG求解器
如果是由畸形单元触发的病态问题,或在不同区域具有不同材料的模型,或没有有效边界条件的问题选择选择
稀疏矩阵直接求解器

ANSYS求解器简介

求解方法 求解器 特点和应用场合 自由度数(万个) 内存需求 硬盘需求
直接法(基于高斯消元法) 稀疏矩阵求解法(Sparse)作为默认求解器 适用于对称和非对称矩阵的求解,特别是非确定矩阵的非线性分析。
可在静态、谐态、瞬态、子结构和PSD谱分析中使用。
1~50
波前法(Frontal) 不组集总刚,在处理单刚时直接组集和求解非线性分析或内存受限时 ≤5
迭代法(基于共轭梯度法) 雅克比共轭梯度法(JCG) 适用于对称矩阵、非对称矩阵、复矩阵、确定与非确定矩阵的求解。
可在静态、谐态、瞬态分析中使用。
建议在3D结构和多物理场的谐分析中使用;对于传热、电磁学、压电材料和声场问题也比较高效。
≥5~100
不完全乔氏共轭梯度法(ICCG) 适用于对称矩阵、非对称矩阵、复矩阵、确定与非确定矩阵的求解。
可在静态、谐态、瞬态分析中使用。
与JCG相比需更多内存,但对于病态矩阵的鲁棒性更好
≥5~100
预处理共轭梯度法(PCG) 适用于对称、确定或不确定矩阵求解。
可在静态、瞬态、模态(仅PCG Lanczos 法)分析中使用。
与Sparse法相比需要更少的磁盘空间,对于大模型速度更快
≥5~100