載荷步
關(guān)注創(chuàng)建者：段譽(yù) 創(chuàng)建時(shí)間：2019-04-29
載荷步的視頻教程
Ansys workbench瞬態(tài)熱分析-載荷步與時(shí)間設(shè)置Tips
簡(jiǎn)單明要的介紹瞬態(tài)熱分析的方法，解析了載荷步與時(shí)間設(shè)置的關(guān)系，多個(gè)連續(xù)載荷下該如何定義。
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HyperMesh+ABAQUS（接觸 /螺栓預(yù)緊力/載荷步等）結(jié)構(gòu)件分析教程
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多軸疲勞分析（ncode）
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載荷步的實(shí)例教程
在Analysis Settings的Step Controls中可以設(shè)置求解的載荷步和子步。
圖1 分析設(shè)置面板
圖1中Number of Steps表示為載荷步，該選項(xiàng)主要用于模擬結(jié)構(gòu)的加載順序或工藝順序，比如一個(gè)螺栓連接結(jié)構(gòu)，首先進(jìn)行預(yù)緊，然后再承受其他外載荷，對(duì)于這個(gè)問題必須使用兩個(gè)載荷步，第一個(gè)載荷步施加螺栓預(yù)緊力，第二個(gè)載荷步鎖定螺栓預(yù)緊力，然后正常施加外載荷。
圖2 載荷步，子步圖
如圖2所示給出了載荷步和子步圖，由圖可知子步是將載荷一個(gè)載荷步分解若干在求解點(diǎn)，從而可以提高求解的收斂性。例如對(duì)于加載10000N，一次加載，可能計(jì)算不收斂，如果把10000N劃分若干個(gè)子步，例如設(shè)置為10個(gè)子步，則程序按照1000N進(jìn)行增加求解，從而可以提高結(jié)構(gòu)的收斂性。
如圖1所示，用戶將Auto End Steps設(shè)置On，即激活了自動(dòng)時(shí)間步，Define By用于定義時(shí)間步類型，用戶可以設(shè)為Substeps（子步）或Time（時(shí)間增量），這個(gè)參數(shù)的關(guān)系互為倒數(shù)，例如總載荷為10000N，靜力學(xué)環(huán)境求解時(shí)間為1s，子步設(shè)置為10，則等效時(shí)間增量設(shè)置為0.1，程序按照1000N進(jìn)行遞增求解。
下面以子步設(shè)置進(jìn)行講解，Initial Substeps，該選項(xiàng)為初始載荷步，即首次求解的載荷比例；Minimum Substeps，該選項(xiàng)為最小載荷步；Maximum Substeps該選項(xiàng)為最大載荷步。
展開 怎樣理解ansys中的載荷步？
一.載荷步的含義
一個(gè)載荷步是指邊界條件和載荷選項(xiàng)的一次設(shè)置，用戶可對(duì)此進(jìn)行一次或多次求解。
一個(gè)分析過程可以包括：
1.單一載荷步（常常這是足夠的）
2.多重載荷步
有三種方法可以用來定義并求解多載荷步
1.多次求解方法
2.載荷步文件方法
3.向量參數(shù)方法
二.多次求解方法介紹
多次求解方法是三種方法中最易理解的方法
缺點(diǎn)：用戶必須等到每一次求解完成后才能定義下一次載荷步（除非使用批處理方法）
注意：只有在不離開求解過程時(shí)，此方法才有效。否則，必須指示程序進(jìn)行重啟動(dòng)
為了使用多次求解方法：
1.定義第一個(gè)載荷步并存盤
2.進(jìn)行求解
3.不要退出求解器，按需要為第二次求解改變載荷步并存盤
4.進(jìn)行求解
5.不要退出求解器，繼續(xù)進(jìn)行步驟3和步驟4直到所有的載荷步完成
6.進(jìn)行后處理
三.載荷步文件方法介紹
當(dāng)用戶想離開計(jì)算機(jī)時(shí)，使用此方法求解多重載荷步是很方便的
程序?qū)⒚總€(gè)載荷步寫到一個(gè)載荷步文件，此文件名為jobname.sxx（sxx 為載荷步號(hào)），然后使用一條命令，讀進(jìn)每個(gè)載荷步文件并開始求解
為了使用載荷步文件方法：
1.定義第一個(gè)載荷步
2.將邊界條件寫進(jìn)文件
Main Menu: Solution >-Load Step Opts- Write LS File (jobname.sxx)…
3.為了進(jìn)行第二次求解按需要改變載荷條件
4.將邊界條件寫到第二個(gè)文件
5.利用載荷步文件進(jìn)行求解
Main Menu: Solution > -Solve- From LS Files (jobname.sxx)…
四.向量參數(shù)方法介紹
主要用于瞬態(tài)和非線性穩(wěn)－靜態(tài)分析。
展開 然后在create interaction中設(shè)置初始載荷步允許裂紋擴(kuò)展
圖5.1 定義裂紋富集域
圖5.1 允許裂紋擴(kuò)展
定義其他接觸條件：一般定義硬接觸就可以了，在contact property > mechanical > normal behavior >Hard Contact,對(duì)于受壓縮載荷的情況這里會(huì)有所不同，要考慮到裂紋閉合效應(yīng)，需要定義其他的接觸準(zhǔn)則。
（6） 定義載荷步：這里要做的是疲勞裂紋擴(kuò)展，在載荷步的定義問題上網(wǎng)上存在一些分歧，有人認(rèn)為裂紋擴(kuò)展是準(zhǔn)靜態(tài)過程，應(yīng)該定義通用靜態(tài)載荷步，然后在載荷模塊使用循環(huán)載荷；還有人認(rèn)為裂紋擴(kuò)展是受交變載荷的疲勞過程，應(yīng)該采用專門的direct cyclic分析步。筆者同意后者的觀點(diǎn)，因?yàn)榍懊婺欠N我沒做出來。
圖6.1 direct cyclic載荷步及其參數(shù)設(shè)置
數(shù)據(jù)說明：
basic頁面定義的1為載荷步的總時(shí)間，但在隱式求解中它并不是真實(shí)意義上的時(shí)間，這個(gè)不用改；
incrementation 頁面定義的是增量步的相關(guān)信息，將一個(gè)載荷步離散為多個(gè)增量步進(jìn)行迭代求解，可以選用自動(dòng)增量步或者固定增量步，最大總增量步（10000）和增量步大小（0.01）是兩種離散的方法，實(shí)際的增量步為min（總時(shí)間除以增量步大小，最大總增量步），根據(jù)你的要求進(jìn)行設(shè)置，看你是想獲得準(zhǔn)確的增量步還是增量步數(shù)。最大迭代次數(shù)（1000），顧名思義是迭代次數(shù)的上限，在解非線性方程組時(shí)采用的迭代求解方法，如果第m步迭代不收斂，第m+1步將上一步的增量步減半再次求解，否則乘以1.5再次求解，直到求解總時(shí)間達(dá)到1，在monitor可以清楚的看到這一過程。20,25,5是傅里葉級(jí)數(shù)的項(xiàng)數(shù)，與求解器有關(guān)，我也不是很清楚。
展開 這段ADPL命令流的含義是：
首先退出前面的某個(gè)處理器(finish)
然后進(jìn)入到求解器中（/solve），在1,2,3,個(gè)時(shí)間步，依次在頂面上施加1,2,3mpa的載荷(sf)，并將該載荷步寫入到載荷步文件中（lswrite）,然后先后求解這三個(gè)載荷步（lssolve）。
最后退出求解器（finish）
在上述命令流中，對(duì)于頂面加載時(shí)，用到了前面定義的命名集的名字。
意味著要對(duì)頂面加載。
7.仿真以查看結(jié)果。
仿真并查看變形
可見，最大變形已經(jīng)達(dá)到22mm，這已經(jīng)是大變形了。
應(yīng)力結(jié)果
最大應(yīng)力達(dá)到近900Mpa，顯然，這個(gè)應(yīng)力較大，超過了一般鋼材所能夠承受的限度。
所以，如果這是一個(gè)實(shí)際問題的話，那么需要進(jìn)一步考慮材料非線性和幾何非線性進(jìn)行分析。
展開 載荷從1MPa，2MPa，3MPa漸漸增加。要求結(jié)構(gòu)的最大位移。
【問題分析】
本問題可以直接在wb中用多載荷步來求解，這里說明如何使用插入APDL命令的方式實(shí)現(xiàn)。
【求解過程】
1. 打開ANSYS WORKBENCH14.5
2.創(chuàng)建結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析系統(tǒng)。
3.創(chuàng)建幾何體。
雙擊geometry單元格，進(jìn)入DM,選擇mm單位。
創(chuàng)建長(zhǎng)方體。
其尺寸設(shè)置是
退出DM.
4.劃分網(wǎng)格。
雙擊MODEL,進(jìn)入到MECHANICAL中，按照默認(rèn)方式劃分網(wǎng)格。
5.固定左端面。
6.添加APDL命令以分步加載。
下面使用APDL命令進(jìn)行分步加載。
由于該命令最后要傳遞到經(jīng)典界面中計(jì)算，而經(jīng)典界面沒有單位。為保持統(tǒng)一性，都用毫米單位。
（1）設(shè)置單位
（2）創(chuàng)建命名集。
由于在命令中要引用頂面這個(gè)面，為了能夠正確引用，先需要給它一個(gè)名稱，這需要使用命名集來完成。
選擇上述頂面，創(chuàng)建命名集。在彈出的對(duì)話框中設(shè)置名字：topface
則樹形大綱中出現(xiàn)了該命名集。
有了命名集，在后面就可以使用該名字了。
（3）插入APDL命令。
在數(shù)形大綱中先選擇A5，再從工具欄中選擇命令按鈕
則圖形窗口變成了一個(gè)文本編輯器，此處可以輸入命令。
該文本窗口內(nèi)說了很多話，主要內(nèi)容包含兩點(diǎn)：
第一，這些命令會(huì)在SOLVE命令剛執(zhí)行前執(zhí)行。
第二，注意這里用的單位是mm.
現(xiàn)在我們向該文本窗口輸入下列命令。
這段ADPL命令流的含義是：
首先退出前面的某個(gè)處理器(finish)
然后進(jìn)入到求解器中（/solve），在1,2,3,個(gè)時(shí)間步，依次在頂面上施加1,2,3mpa的載荷(sf)，并將該載荷步寫入到載荷步文件中（lswrite）,然后先后求解這三個(gè)載荷步（lssolve）。
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載荷步的最新內(nèi)容
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基于UMAT的蠕變變形仿真16天前
然后是載荷與分析步的處理。蠕變是在外載荷不變的情況下，為此需要設(shè)置兩個(gè)分析步：
Step1：載荷加載；
Step2：載荷保持不動(dòng)，隨著時(shí)間增加，蠕變應(yīng)變累積，應(yīng)力重新分配。
效果驗(yàn)證
設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的拉伸案例用于蠕變效果的驗(yàn)證：
(1) 模型截面：30mm×3.0mm，長(zhǎng)度500mm。
(2) 彈性模量：基于試驗(yàn)擬合的和溫度相關(guān)的關(guān)系式，定義在子程序中。
Insert → Force
選擇套筒內(nèi)表面 → 大小：2000 N → 方向：沿 Y 負(fù)向
螺釘預(yù)緊力（墊圈區(qū)域）：
Insert → Force
選擇墊圈作用面（圓環(huán)區(qū)域） → 大小：900 N → 方向：沿 Y 負(fù)向
步驟 7：求解設(shè)置
點(diǎn)擊Analysis Settings
開啟Large Deflection（大變形）
設(shè)置載荷步數(shù)為
ansys apdl 耦合物理場(chǎng)命令流分析概述1個(gè)月前
可以將熱分析中任一載荷步或時(shí)間點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)溫度作為載荷施加到應(yīng)力分析中。
兩個(gè)夾層面需要設(shè)定接觸面進(jìn)行接觸非線性仿真，經(jīng)常發(fā)生接觸面穿透現(xiàn)象，需要小載荷步，多次調(diào)試。
即使擠壓方式?jīng)]有穿透，應(yīng)力分布也不是很均勻。
此處先擱置擠壓法的計(jì)算過程不提，假設(shè)已經(jīng)獲得預(yù)期的初始變形應(yīng)力。
繼續(xù)進(jìn)行第二仿真步，傳遞板子的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)；
預(yù)應(yīng)力的傳遞方法在微信公眾號(hào)文章：“ansys分析中如何考慮殘余應(yīng)力影響？”
CAE黑話：收斂性、殘差與計(jì)算控制2個(gè)月前
如果殘差始終震蕩且不下降，通常需要檢查載荷步或網(wǎng)格。
3?? 能量偏差 (Energy Error/Balance)
評(píng)估能量守恒的準(zhǔn)則。在顯式動(dòng)力學(xué)或偽靜態(tài)分析中，由于引入了人工阻尼或沙漏控制，必須監(jiān)控“偽能 (Artificial Energy)”與“內(nèi)能 (Internal Energy)”的比值。
Ansys 案例研究 | 剪力作用下的螺栓連接4個(gè)月前
第一步設(shè)置為“載荷 （Load）”，第二步設(shè)置為“鎖定（Lock）”。同時(shí)選擇“坐標(biāo)系（Coordinate System）=坐標(biāo)系（Coordinate System）”；如下圖：
h.在側(cè)面施加20N 的力，方向?yàn)檎?X 軸。同時(shí)確保第一步處于禁用狀態(tài)；
i.求解案例。
8.后處理并檢查結(jié)果。
設(shè)置分析步、載荷后建立作業(yè)，并在提交作業(yè)前采用ABAQUS CDED插件設(shè)置混凝土開裂。
提交作業(yè)完成模擬分析。
設(shè)置分析步、載荷、對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分后建立作業(yè)，并在提交作業(yè)前采用CDED插件設(shè)置混凝土開裂。
提交作業(yè)完成模擬分析。
后續(xù)也可通過SpectrumColor插件對(duì)云圖進(jìn)行美化處理，實(shí)現(xiàn)更專業(yè)的結(jié)果云圖。
? 兩步分析步的載荷銜接需準(zhǔn)確：step-2球桿退場(chǎng)速度需指定步驟為“step-2”，確保僅在兩球碰撞階段生效；同時(shí)需刪除臺(tái)球A的初始固定約束，避免影響撞擊運(yùn)動(dòng)。
? 提交作業(yè)前需核查step-1、step-2的時(shí)間周期合理性，確保step-1足夠完成撞擊、step-2足夠完成碰撞；可通過預(yù)計(jì)算或參考相似案例調(diào)整時(shí)間參數(shù)。
