第4章 载荷施加 章 4.2加载方式 加载方式
4.2.1 可在实体模型或 FEA 模型 (节点和单元 上加载 节点和单元) 节点和单元
沿线均布的压力 沿单元边界均布的压力
在 关 键 点 实体模型 处 约 在关键点加集中力 束
FEA 模型
在 节 点 处 约 束
在节点加集中力
第4章 载荷施加 章 4.2.2 直接在实体模型加载的优点 直接在实体模型加载的优点:
5mm mm
3-D 结构
Total Force 2πr = 47,124N π
第4章 载荷施加 章
注5：切向、法向约束或载荷的施加 ：切向、
加载方法1 加载方法
建立局部坐标系，旋转选择节点到局部坐标，在局部坐标系中加载X、Y方向载荷
加载方法2 加载方法
在线上施加对称载荷，转换为有限元载荷，删除后再施加（可适用于曲线和曲面）
第4章 载荷施加 章
500 L3
500 VALI = 500
1000 500 L3
坡度压力载荷沿起始关键点(I) 线性变化到第二个关键点 (J)。
如果加载后坡度的方向相反, 将 VALI = 500 VALJ = 1000 两个压力数值颠倒即可。
500
1000 L3
VALI = 1000 VALJ = 500
第4章 载荷施加 章 4.1 载荷分类
ANSYS中的载荷可分为 中的载荷可分为: 中的载荷可分为 • 自由度 自由度DOF - 定义节点的自由度（ DOF ） 值 (结构分析 定义节点的自由度（ 结构分析_ 结构分析 位移、热分析_ 温度、电磁分析_磁势等 磁势等) 位移、热分析 温度、电磁分析 磁势等 • 集中载荷 - 点载荷 (结构分析 力、热分析 热导率、电磁 结构分析_力 热分析_ 热导率、 结构分析 分析_ 分析 magnetic current segments) • 线、面载荷 - 作用在表面的分布载荷 (结构分析 压力、热 结构分析_压力 结构分析 压力、 分析_热对流 电磁分析_magnetic Maxwell surfaces等) 热对流、 分析 热对流、电磁分析 等 • 体积载荷 - 作用在体积或场域内 (热分析 体积膨胀、内生 热分析_ 热分析 体积膨胀、 成热、电磁分析_ 成热、电磁分析 magnetic current density等) 等 重力、 • 惯性载荷 - 结构质量或惯性引起的载荷 (重力、角速度等 重力 角速度等)
注2：对称结构，对称线（或面）上节点加载力时， ：对称结构，对称线（或面）上节点加载力时， 包括输出的反力) 载荷数值 (包括输出的反力 为整体结构的一半。 包括输出的反力 为整体结构的一半。
应力和变形
应力和变形
应力和变形基本相等
应力集中
第4章 载荷施加 章
注3：带厚度的平面应力(计算某些需考虑重量的平面应力问 ：带厚度的平面应力 计算某些需考虑重量的平面应力问 ），载荷应除以厚度 原为集中力处理为线载荷形式） 载荷应除以厚度（ 题），载荷应除以厚度（原为集中力处理为线载荷形式） F=100 H=1
第4章 载荷施加 章
加载力 Main Menu: …-> Apply- >Structural->Force/Moment-> apdl: f fk,1,fx,100 !对关键点 施加 方向力 对关键点1施加 方向力 对关键点 施加x方向 f,1,fy, -100 !对节点 施加力 对节点1施加 对节点 施加力 f,ls1,fy,-100!对节点组合 施加力 对节点组合ls1施加 对节点组合 施加力
沿线均布的压力 加载到实体的载 荷自动转化到其 所属的节点或单 元上 均布压力转化到以线为边 界的各单元上
实体模型
FEA 模型
第4章 载荷施加 章 4.3 加载操作
加载位移 Main Menu: …-> Apply- >Structural>Displacement->
apdl: d, dl,1,ux,0 !对线 施加 方向约束（限制自由度） 对线1施加 方向约束 对线 施加x方向约束（限制自由度） da,1,all, !对面 施加全约束 对面1施加 对面 施加全约束 dk,1,all!对线 施加全约束 对线1施加全约束 对线 d,1,uy,-0.5!对节点 施加 方向强制约束 对节点1施加 方向强制约束 对节点 施加y方向 d,ls1,all!对组合 施加全约束 对组合ls1施加全约束 dl,1, ,symm !对线 施加对称约束 对线1施加 对线 施加对称约束 dl,1,1 ,symm !对面 上的线 施加对称约束 对面1上的线 对面 上的线1施加对称约束 da,1,symm !对面 施加对称约束 对面1施加对称约束 对面 dsym,symm,x,0, !在坐标系 中对所选节点施加 在坐标系0中对所选节点施加 在坐标系 中对所选节点 注： ! x方向对称约束 方向对称约束 这是 很长的菜单, 对于结构分析，不属于结构分析的菜单已屏蔽。(可由模 型中的单元类型识别分析类型) 也可通过在preferences 中选择适当的分析类型过滤菜单中的选项。
用于重启动分析，暂不考虑
Sel命令 Cm命令
第4章 载荷施加 章
加载压力 Main Menu: … -> Apply- >Structural-> Pressure -> APDL: SFL,1,PRES,100, ! 方向 ?
说明：压力数值为正表示其方向指向表面 说明：
输入一个压力值即为 均布载 两个数值定义坡度压力 荷, 两个数值定义坡度压力
这些选项出现的信息大致相同
第4章 载荷施加 章
第4章 载荷施加 章
第4章 载荷施加 章
第4章 载荷施加 章
第4章 载荷施加 章
第4章 载荷施加 章
应力和变形 F=200 H=2 KEYOPT,1,3,3 R,1,20, 应力和变形
第4章 载荷施加 章
注4：轴对称载荷 ：
轴对称模型
对称轴
10mm 直径
3-D 结构 5mm半径 半径
建立轴对称载荷模型 注意事项： 注意事项：
对称轴必须为全局笛卡尔坐标的y轴 模型必须建在 载荷施加 章
加载惯性力 Main Menu: … -> Apply- >Structural-> Inertia ->
APDL: ACEL,0,9800,0, !数值、方向？
可以只加载在单元组合上
加载惯性力必须设置材料的密度， 加载惯性力必须设置材料的密度，不设置相当于无惯性力
第4章 载荷施加 章 4.4 加载注意事项
注1：当网格密度不一，节点数目不同时，在节点上 ：当网格密度不一，节点数目不同时， 所加载荷的数值大小(所有节点载荷和应该相等 所有节点载荷和应该相等） 所加载荷的数值大小 所有节点载荷和应该相等） F=200 Σ F=2200 应力和变形 F=200 Σ F=4200 应力和变形
第4章 载荷施加 章
第4章 载荷施加 章
注5：切向、法向约束或载荷的施加（续） ：切向、法向约束或载荷的施加（
第4章 载荷施加 章 4.5 载荷和约束的显示
画出载荷: 通过 plot画出载荷 画出载荷 实体模型载荷显示在 几何模型上 (体、面 体 线或关键点) 、线或关键点 有限元模型载荷在画 节点或单元时显示 压力以箭头形式显示 列出载荷: 或通过 listing列出载荷 列出载荷 Utility Menu: List > Loads
第4章 载荷施加 章
在有限元模型中显示所有载荷
说明: 只有到求解初始化时， 说明 只有到求解初始化时，才将模型中的载荷自动转化到有限元模 型中的节点和单元上。 型中的节点和单元上。
下面将载荷转化到节点和单元上，不进行求解 下面将载荷转化到节点和单元上，不进行求解: Main Menu: …-> Define Loads->Operate>Transfer to FE
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. 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 无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有 ,ANSYS 限元模型.因此, 加载到实体的载荷将自动转化到 自动转化到其所 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。 属的节点或单元上。
第4章 载荷施加 章
N
轴对称载荷, 注意事项： 注意事项：
– 载荷数值 (包括输出的反 包括输出的反 基于360度转角的 度转角的3-D 力) 基于 度转角的 结构。 结构。 – 在右图中，轴对称模型 在右图中， 中的载荷是3-D结构均布 中的载荷是 结构均布 面力载荷的总量。 面力载荷的总量。
Axis of symmetry