載荷步的案例
workbench分析如何設置載荷步與子步
在Analysis Settings的Step Controls中可以設置求解的載荷步和子步。
圖1 分析設置面板
圖1中Number of Steps表示為載荷步，該選項主要用于模擬結構的加載順序或工藝順序，比如一個螺栓連接結構，首先進行預緊，然后再承受其他外載荷，對于這個問題必須使用兩個載荷步，第一個載荷步施加螺栓預緊力，第二個載荷步鎖定螺栓預緊力，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載荷步分解若干在求解點，從而可以提高求解的收斂性。例如對于加載10000N，一次加載，可能計算不收斂，如果把10000N劃分若干個子步，例如設置為10個子步，則程序按照1000N進行增加求解，從而可以提高結構的收斂性。
如圖1所示，用戶將Auto End Steps設置On，即激活了自動時間步，Define By用于定義時間步類型，用戶可以設為Substeps（子步）或Time（時間增量），這個參數的關系互為倒數，例如總載荷為10000N，靜力學環境求解時間為1s，子步設置為10，則等效時間增量設置為0.1，程序按照1000N進行遞增求解。
下面以子步設置進行講解，Initial Substeps，該選項為初始載荷步，即首次求解的載荷比例；Minimum Substeps，該選項為最小載荷步；Maximum Substeps該選項為最大載荷步。
展開 怎樣理解ANSYS中的載荷步？
怎樣理解ansys中的載荷步？
一.載荷步的含義
一個載荷步是指邊界條件和載荷選項的一次設置，用戶可對此進行一次或多次求解。
一個分析過程可以包括：
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：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，此方法才有效。否則，必須指示程序進行重啟動
為了使用多次求解方法：
1.定義第一個載荷步并存盤
2.進行求解
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.進行求解
5.不要退出求解器，繼續進行步驟3和步驟4直到所有的載荷步完成
6.進行后處理
三.載荷步文件方法介紹
當用戶想離開計算機時，使用此方法求解多重載荷步是很方便的
程序將每個載荷步寫到一個載荷步文件，此文件名為jobname.sxx（sxx 為載荷步號），然后使用一條命令，讀進每個載荷步文件并開始求解
為了使用載荷步文件方法：
1.定義第一個載荷步
2.將邊界條件寫進文件
Main Menu: Solution >-Load Step Opts- Write LS File (jobname.sxx)…
3.為了進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文件
5.利用載荷步文件進行求解
Main Menu: Solution > -Solve- From LS Files (jobname.sxx)…
四.向量參數方法介紹
主要用于瞬態和非線性穩－靜態分析。
展開 基于XFEM的裂紋擴展仿真過程詳解和仿真經驗交流（二）（包括直接循環載荷步疲勞裂紋擴展分析） ￥20
然后在create interaction中設置初始載荷步允許裂紋擴展
圖5.1 定義裂紋富集域
圖5.1 允許裂紋擴展
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,對于受壓縮載荷的情況這里會有所不同，要考慮到裂紋閉合效應，需要定義其他的接觸準則。
（6） 定義載荷步：這里要做的是疲勞裂紋擴展，在載荷步的定義問題上網上存在一些分歧，有人認為裂紋擴展是準靜態過程，應該定義通用靜態載荷步，然后在載荷模塊使用循環載荷；還有人認為裂紋擴展是受交變載荷的疲勞過程，應該采用專門的direct cyclic分析步。筆者同意后者的觀點，因為前面那種我沒做出來。
圖6.1 direct cyclic載荷步及其參數設置
數據說明：
basic頁面定義的1為載荷步的總時間，但在隱式求解中它并不是真實意義上的時間，這個不用改；
incrementation 頁面定義的是增量步的相關信息，將一個載荷步離散為多個增量步進行迭代求解，可以選用自動增量步或者固定增量步，最大總增量步（10000）和增量步大?。?.01）是兩種離散的方法，實際的增量步為min（總時間除以增量步大小，最大總增量步），根據你的要求進行設置，看你是想獲得準確的增量步還是增量步數。最大迭代次數（1000），顧名思義是迭代次數的上限，在解非線性方程組時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，直到求解總時間達到1，在monitor可以清楚的看到這一過程。20,25,5是傅里葉級數的項數，與求解器有關，我也不是很清楚。
展開 ANSYS WORKBENCH-多載荷步的例子-APDL
這段ADPL命令流的含義是：
首先退出前面的某個處理器(finish)
然后進入到求解器中（/solve），在1,2,3,個時間步，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載荷步（lssolve）。
最后退出求解器（finish）
在上述命令流中，對于頂面加載時，用到了前面定義的命名集的名字。
意味著要對頂面加載。
7.仿真以查看結果。
仿真并查看變形
可見，最大變形已經達到22mm，這已經是大變形了。
應力結果
最大應力達到近900Mpa，顯然，這個應力較大，超過了一般鋼材所能夠承受的限度。
所以，如果這是一個實際問題的話，那么需要進一步考慮材料非線性和幾何非線性進行分析。
展開 
在ANSYS WORKBENCH中插入APDL命令例子--多載荷步的例子
載荷從1MPa，2MPa，3MPa漸漸增加。要求結構的最大位移。
【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命令的方式實現。
【求解過程】
1. 打開ANSYS WORKBENCH14.5
2.創建結構靜力學分析系統。
3.創建幾何體。
雙擊geometry單元格，進入DM,選擇mm單位。
創建長方體。
其尺寸設置是
退出DM.
4.劃分網格。
雙擊MODEL,進入到MECHANICAL中，按照默認方式劃分網格。
5.固定左端面。
6.添加APDL命令以分步加載。
下面使用APDL命令進行分步加載。
由于該命令最后要傳遞到經典界面中計算，而經典界面沒有單位。為保持統一性，都用毫米單位。
（1）設置單位
（2）創建命名集。
由于在命令中要引用頂面這個面，為了能夠正確引用，先需要給它一個名稱，這需要使用命名集來完成。
選擇上述頂面，創建命名集。在彈出的對話框中設置名字：topface
則樹形大綱中出現了該命名集。
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文本編輯器，此處可以輸入命令。
該文本窗口內說了很多話，主要內容包含兩點：
第一，這些命令會在SOLVE命令剛執行前執行。
第二，注意這里用的單位是mm.
現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處理器(finish)
然后進入到求解器中（/solve），在1,2,3,個時間步，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載荷步（lssolve）。
展開 基于ansys的鋼管彎曲回彈的載荷步設置
鋼管是彈塑性材料，我施加載荷到它達到屈服極限后，撤去載荷，這樣它就會有一個殘余變形。
之前想用ansys-dyna來做的，老師要求我用ansys來做靜態仿真。我設置了兩個載荷步，一是下壓，二是回彈（就是撤去壓力）。這其中還有接觸。
我做了仿真，發現下壓時是容易收斂的，但是回彈時的第一個子步很不容易收斂（這是我想要請教大家的，這個該怎么解決），不過一旦收斂后面的子步就很容易收斂。這里想向大家請教一下，我該如何設置回彈的載荷步，來解決這個問題。
其實我是想兩個載荷步都是線性變化的，這樣就會慢慢加載和慢慢卸載，但是我發現加載是線性的，卸載好像是一個子步完成的，雖然我設置了kbc,0，但是卸載我覺得還是階躍的。
這是我后處理里對其中一個節點的位移時間圖。
可以看到它的回彈是很短時間里發生的，我初步設想是如果以線性的方式回彈這樣可能容易收斂，不知道我這種想法科學么。
而且，我猜想回彈時不收斂的原因是，回彈時載荷突然變為0，這樣接觸可能有問題，以上是小弟自己的想法，想和大家探討和學習，來找到辦法解決回彈不收斂。
這是我的模型加載圖
展開 位移載荷步
求教怎樣設置位移載荷步，比如梁端多次施加力，保證加載的位移分別為為5,10,15，20。（靜力非線性問題）
【SIMU圖文教程】_02_如何在一個載荷步中添加兩個（或多個）載荷_optistruct
使用描述：
user profile為optistruct
建立三個載荷集F、F1和F2，將F1和F2添加到F中
建立一個載荷步loadstep1，將F添加到loadstep1中
具體操作：
1.0啟動HyperMesh
1.1user profile選擇optistruct
1.2打開模型文件
2.0在相應位置建立約束spc
2.1單擊loadcollector
2.2在loadcol name中輸入F1
2.3單擊create
2.4在loadcol name中輸入F2
2.5單擊card image
2.6單擊GRA\V
2.7單擊create
3.0選擇analysis面板
3.1單擊force
3.2單擊選擇F1為當前loadcollector
3.3選擇載荷加載點
3.4定義載荷大小
3.5定義載荷方向
3.6單擊create
3.7載荷F1加載完成后如下圖所示
4.0單擊F2
4.1輸入重力場的數值9800
4.2定義重力場方向為全局坐標系-Z項
5.0單擊loadcollector
5.1在 loadcol name中輸入F
5.2單擊card image選擇LOADADD
5.3單擊create
5.4單擊F
5.5在S中輸入1（比例因子）
5.6單擊data表格
5.7在S1中均輸入1，
5.8雙擊第一行的unspecified
5.9選擇F1，單擊ok
5.10雙擊第二行的unspecified，選擇F2，單擊ok
5.11單擊close，將F1和F2添加到F中
6.0空白區單擊右鍵→create→load step創建loadstep1
6.1單擊loadstep1
6.2在analysis
展開 從不收斂的結果中識別正確塑性極限載荷
②非線性求解設置：Main Menu >Solution >AnalysisType >Sol'n Controls →Time at end of loadstep:輸入1；Automatic time stepping（自動時間步長）：勾選ON；Number of substeps（載荷子步）：從上到下依次輸入20，200，5；Frequency（寫出結果頻率）：選擇Write every Nth substep（寫出每N個子步） →OK。
③求解：Main Menu > Solution>Solve >Current LS →File >Close →Solve Current Load Step →OK →Solutionis done →Close。
求解過程中，在時間1.57831055（靜力學分析中Time表示載荷步和載荷子步）時，提示求解不收斂，見圖5，點按Error對話框中的叉號，停止計算。
圖5 求解不收斂
（3）保存結果文件：Utility Menu >Files>Save as →輸入S.db →OK。
8．后處理
（1）列表顯示載荷步和載荷子步：見圖6。Main Menu >GenenralPostproc >Results Summary → TIME/ FREQ是每個載荷步和載荷子步的增量，Load STEP是載荷步，SUBSTEP是載荷子步。
圖6 求解不收斂
（2）讀入載荷步的結果：見圖7。Main Menu>GeneralPostproc>Read Results>By Pick →拾取想要看的載荷步→Read→Close。例如讀取載荷步2，載荷子步9的計算結果。
展開 常用的3種動載荷加載方法—必備技能
[本例提示]本例將學習ANSYS中載荷步控制方法以及施加動態載荷的三種加載方法：多載荷步法、表格載荷法和函數載荷法。
[問題描述]
一個下端固定的圓柱頂面上承受如圖1所示的動態壓力載荷，試確定其頂面位移響應。已知圓柱長度為0.15m，直徑為0.03m，材料的彈性模量為2.06×105MPa，泊松比為0.3，密度為7800kg/m3。
圖1 動態載荷示意圖
1.多載荷步法
多載荷步法求解思路為：首先，為每一個載荷步施加載荷并設置載荷步參數。然后，將每個載荷步寫入載荷步文件，最后一次性求解所有載荷步。對于本問題：
定義載荷步1：
– 在要求的部位上添加約束；
– 在要求的節點上施加載荷0；
– 規定施加此力的終止時間(1e-6)，指出時間步長0.05和變化方式為Ramp方式；
– 規定輸出控制，
– 將此載荷步寫入載荷步文件1中。
定義載荷步2：
– 在要求的節點上施加載荷22.5；
– 規定施加此力的終止時間(0.5)，指出時間步長0.05和變化方式為Ramp方式；
– 規定輸出控制，
– 將此載荷步寫入載荷步文件2中。
定義載荷步3：
– 改變載荷值為10.0；
– 規定終止時間 (1.0)。其他設置同前；
– 將此載荷步寫入載荷步文件3中。
定義載荷步4：
– 刪除力或將其值設置為零；
– 規定終止時間 (1.5) ，變化方式為Stepped方式；其他設置同前。
展開 ANSYS Workbench結構瞬態分析
圖2
載荷步設置、求解器設置、重啟設置、非線性設置、輸出設置、阻尼設置、分析數據管理、可視化。
（1）載荷步設置
圖3
Number Of Steps：載荷步，表示分幾步施加載荷。
Current Step Number：當前載荷步。
Step End Time：當前載荷步結束時間。
Auto Time Stepping：自動時間步長是否打開，這個大多數情況下打開，讓程序自動決定迭代時間。
Define By：定義載荷子步的方式?？梢酝ㄟ^時間和載荷子步數來定義，用時間定義的意思是每一載荷子步經歷的時間是多少，用載荷子步定義的意思是一個載荷步有多少個載荷子步。
Initial Time Step：初始載荷子步的時間，也就是計算時第一個載荷子步的時間。
Minimum Time Step：最小的載荷子步時間
Maximum Time Step：最大的載荷子步時間
Time integration：時間積分是否打開，如果打開，表示考慮時間對計算結果的影響，也就是考慮動力響應，如果不打開，那么計算過程中相當于是準靜態過程。
本次例子定義三個載荷子步，分別施加壓力載荷，如圖所示。
圖4
每個載荷步都可以通過以上選項設置不同的載荷子步。
（2）求解器設置和重啟動設置
圖5
Solver Type：求解器類型，有直接法和迭代法兩種，這個具體的意義以前文章有介紹，這里不說。
Weak Springs：弱彈簧效應，相當于施加一個地面與模型的一根弱彈簧，目的是方便數值計算。
Large Deflection：大變形是否打開，如果有非線性的大變形，可以打開。
重啟動部分不做介紹。
（3）非線性設置
圖6
Newton-Raphson：牛頓法迭代設置，有完全法等，具體的含義建議自己查資料。
展開 
需要修改的地方：
（1）Step模塊
定義兩個載荷步（根據需要，第二個載荷步是耦合），如圖9，Static載荷步，在第二個耦合載荷步里面屬于穩態求解，定義一個子步就可以。
圖9 熱結構耦合載荷步定義
（2）Interaction模塊
在此需要將Tie刪除，并且重新建立接觸關系，即Contact關系。
（3）Load模塊
需要施加載荷和邊界條件，并且在第二個載荷步時導入溫度場，如圖10所示，選擇溫度載荷的類型為：From Results or Output Data Files；通過FileName指定計算的溫度場，并且下面的Begin Step表示從前一步計算的溫度場的第一個載荷步導入，因為本次溫度場是穩態的，只有一個載荷步，所以是1。
圖10 導入溫度場
（3）Mesh模塊
在這個模塊下面需要將單元類型換回結構單元。
（4）Job模塊
重新創建Job，計算熱結構耦合應力。
說明：本文沒有非常詳細地說明每一步操作，都是基于有一定的Abaqus基礎，只是說明了所有需要注意的問題，為有相關疑問的朋友提供一點思考的方向。
展開 知識：瞬態傳熱分析
在工程上一般用瞬態熱分析計算溫度場，并將之作為熱載荷進行應力分析。
瞬態熱分析的基本步驟與穩態熱分析類似。主要的區別是瞬態熱分析中的載荷是隨時間變化的。為了表達隨時間變化的載荷，首先必須將載荷～時間曲線分為載荷步。載荷～時間曲線中的每一個拐點為一個載荷步，如下圖所示。
對于每一個載荷步，必須定義載荷值及時間值，同時必須選擇載荷步為漸變或階越。
二、瞬態熱分析中的單元及命令
瞬態熱分析中使用的單元與穩態熱分析相同。要了解每個單元的詳細說明，請參閱《ANSYS Element Reference Guide》。要了解每個命令的詳細功能，請參閱《ANSYS Command Reference Guide》。
三、ANSYS 瞬態熱分析的主要步驟
· 建模
· 加載求解
· 后處理
四、建模
· 確定jobname、title、units, 進入PREP7；
· 定義單元類型并設置選項；
· 如果需要，定義單元實常數；
· 定義材料熱性能：一般瞬態熱分析要定義導熱系數、密度及比熱；
· 建立幾何模型；
· 對幾何模型劃分網格。
關于建模及劃分網格，請參閱《ANSYS Modeling and Meshing Guide》。
展開 『分享』ANSYS結構分析基礎知識
· 修正的（NROPT，MODI）：程序使用修正的牛頓－拉普森方法，在這種方法中正切剛度矩陣在每一子步中都被修正。在一個子步的平衡迭 代期間矩陣不被改變。這個選項不適用于大變形分析。自適應下降是不可用的 · 初始剛度（NROPT，INIT）：程序在每一次平衡迭代中都使用初始剛度矩陣這一選項比完全選項似乎較不易發散，但它經常要求更多次的迭代來得到收斂。它不適用于大變形分析。自適應下降是不可用的。
選項：方程求解器 J對于非線性分析，使用前面的求解器（缺省選項）。 3、在模型上加載，記住在大變型分析中慣性力和點載荷將保持恒定的方向，但表面力將“跟隨”結構而變化。 4、指定載荷步選項。這些選項可以在任何載荷步中改變。下列選項對非線性靜態分析是可用的：
普通選項
普通選項包括下列：
· Time(TIME)
ANSYS程序借助在每一個載荷步末端給定的TIME參數識別出載荷步和子步。使用TIME命令來定義受某些實際物理量（如先后時間，所施加的壓力，等等。）限制的TIME值。程序通過這個選項來指定載荷步的末端時間。
注意──在沒有指定TIME值時，程序將依據缺省自動地對每一個載荷步按1.0 增加TIME（在第一個載荷步的末端以TIME=1.0開始）。
·時間步的數目〔NSUBST〕
·時間步長〔DELTIM〕非線性分析要求在每一個載荷步內有多個子步（或時間步；這兩個術語是等效的）從而ANSYS可以逐漸施加所給定的載荷，得到精確的解。NSUBST和DELTIM命令都獲得同樣的效果（給定載荷步的起始，最小，及最大步長）。NSNBST 定義在一個載荷步內將被使用的子步的數目，而DELTIM明確地定義時間步長。如果自動時間步長是關閉的，那么起始子步長用于整個載荷步。缺省時是每個載荷步有一個子步。
展開 ANSYS Workbench非線性分析收斂曲線解讀
Solution Output選項
力收斂曲線如下圖所示:
力收斂曲線圖
判斷收斂的方法很簡單，只要“計算的力收斂曲線”落在“力收斂準則”曲線之下，就表示該載荷步或子步收斂了。
該模型中有兩個載荷步，分析設置中時間步長設置為“Program Contrlled”.
除了看上述的力收斂曲線圖，我們可以設置“Solution Output= Solve Output”查看計算輸出信息，從其中可以更詳細地看到收斂情況。
可以將計算輸出的信息與力收斂曲線圖對比起來看，就更容易理解力收斂圖了。
第1個載荷步中，第1個分析子步經過了15次迭代收斂（圖中每個圓點代表一次迭代）。
經過4個分析子步，第1個載荷步完成加載并收斂。第2個載荷步程序自動設置的信息如下：
初始子步數量為5，載荷步的分析時間為1s，因此初始的時間步長為0.2s。
第2個載荷步的第1個分析子步，經過25次計算迭代后，還不收斂。程序進行自動二分，將時間步長除以2，變為0.1s。
自動二分是一種用于解決非線性分析過程中收斂困難的策略。當收斂失敗發生在某個子步中，程序會自動減小時間步長，通常是前一個步長的一半左右。然后，程序會從前一個成功收斂的時間子步繼續求解。如果再次遇到收斂失敗，程序會繼續減小時間步長并繼續求解，直到達到收斂或達到指定的最小時間步長值。這種方法有助于逐步逼近正確解，并確保分析的穩定性和準確性。
第2載荷步的第4個子步中，進行了18次迭代未收斂，預測需要50次迭代，超過了程序允許的25次，再次進行二分，將時間步長改為0.05s。
在第5個子步采用0.05s的時間步長，經過3次迭代收斂了，程序認為，可以加大一點時間步長，自動改成了0.75s，增長比例為1.5。
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