ansys 施加單元荷載的案例
ANSYS隧道荷載結構模式等效節點荷載施加
隧道荷載結構模式計算時，在節點上添加等效節點力的時候是比較麻煩的事。受力計算簡圖：
現提供自動荷載添加程序。
“Apply_Load.txt”命令流文件：ANSYS中隧道荷載——結構模式自動施加節點力，只需選擇襯砌單元并設置Q1, Q2, E1, E2, E3, E4即可。
“Demo.txt”命令流文件：演示 。
Apply_Load 子程序：
Apply_Load.txt
! 本子程序適用于隧道荷載——結構模式計算荷載施加。
! 用戶選擇襯砌單元，并設置Q1, Q2, E1, E2, E3, E4
! 程序會根據選擇集自動判斷節點并加載節點力。
! 注意事項：(1) 結構盡量為封閉環狀；
! (2) 結構需關于x、y軸對稱；
! (3) 單元劃分較細，忽略等效節點彎矩。
!
! 西南交通大學地下工程系，求是工作室
! g.wang.89@foxmail.com 2013/12/12
! *SET,_Q1,42410
! *SET,_Q2,62410
! *SET,_E1,12482
! *SET,_E2,22482
! *SET,_E3,22482
! *SET,_E4,32482
! LSEL,S,MAT,,1
!
展開 ANSYS特殊單元——Follw201（隨動荷載）單元
ANSYS的Follw201單元是ANSYS的幾個特殊單元（比如mesh200）之一，稱為隨動荷載單元。都知道在ansys里面施加壓力載荷pressure時，其實載荷是可以隨動的，也就是能夠一直保持著面的法線方向，而施加集中了或者力矩時則不能保證。Follw201單元便能解決這個問題。
Follw201單元是一個單節點的3D單元，具有六個自由度，只能夠覆蓋在既有單元節點上，而且節點必須具有3個平移自由度和3個轉動自由度，也即是只能用在梁單元和殼單元上，實體單元僅有三個自由度。
Follw201單元主要用于幾何非線性分析問題中，在這類問題的分析過程中幾何會發生比較大的變形，面或線的法線方向可能發生比較大的變化，施加的載荷的方向是否隨動對結果的影響非常大。也就是用到此單元時會配對使用Nlgeon,on命令以打開大變形開關。如下圖所示為單元示意圖。
圖1
每個單元有兩個面，面1用于設定集中力的大小，面2用于設置力矩的大小，面的方向在應用時是通過單元的實常數進行定義的。
另外還需要注意，有限元求解的時候大部分是求解對稱矩陣，但隨動荷載單元的應用則包括了隨動荷載剛化效應，使剛度矩陣為非對稱的，因此需要采用非對稱求解器進行計算。
下面是具體應用，建一根梁單元，在梁的端部施加隨動集中力。
/prep7
!定義參數
EE=207E3
B=10
LCD=300
AA=B*B
IZ=B**4/12
PHZ=EE*IZ/LCD/LCD
!定義單元和材料
!201單元不需要定義材料
et,1,beam4
et,2,follw201
mp,ex,1,ee
mp,prxy,1,0.3
!定義實常數，實常數1設置梁單元的參數
r,1,aa,iz,iz,b,b
r,2,,1.0
!
展開 在ANSYS中用表面效應單元加任意方向的荷載
如果已經知道荷載在整體坐標系內的方向失量為(0,1,1)，可以用如語句加該方向的荷載
sfe,all,5,pres,,100,0,1,1 !荷載值100后的三個數為方向失量
allsel,all
eplot
通過以上命令流得到的荷載圖如下
需要注意的時圖中(0,1,1)方向的荷載值為70.71=100*sqrt(2)/2，剛好是命令流中的荷載值乘以方向余弦。可以用sfelist命令查看單元上的荷載值。
另外，可以再結合sfgrad命令施加沿某個坐標軸方向荷載值變化的荷載。可以參考“[url=http://blog.sina.com.cn/s/blog_47569d4601000aap.html]ANSYS中加變化的面荷載的方法”
·
在ANSYS中如果要在一個面上施加沿某個方向變化的面荷載，需要有兩步來完成：
這里以一個在圓筒內表面加內水壓力的例子進行說明。
第一步，設置面荷載變化規律。如果面荷載沿Z向變化，后面指定面荷載從Z=100開始變化，并按斜率為-9800進行變化，可用如下語句
sfgrad,pres,,z,100,-9800 !也就是準備在高100米的圓柱加內水壓力吧
第二步，施加面荷載。在指定的面上施加按第一步設置的面荷載變化規律的面荷載。
SFA,P51X,1,PRES,0
這個語句相當于在指定面上施加法向荷載(選圓筒體內表面)，在Z=100時荷載值為0，隨Z坐標變化荷載值以變化率-9800進行變化，這樣在Z=0時荷載值為-9800*100
每次用sfgrad進行設置后僅對隨后的sfa命令有效，直倒下次再用sfgrad進行設置。
展開 ANSYS的Follw201（隨動荷載）單元的簡單應用
ANSYS的Follw201單元的簡單應用
ANSYS的Follw201單元是ansys的幾個特殊單元（比如mesh200）之一，稱為隨動荷載單元。都知道在ansys里面施加壓力載荷pressure時，其實載荷是可以隨動的，也就是能夠一直保持著面的法線方向，而施加集中了或者力矩時則不能保證。Follw201單元便能解決這個問題。
Follw201單元是一個單節點的3D單元，具有六個自由度，只能夠覆蓋在既有單元節點上，而且節點必須具有3個平移自由度和3個轉動自由度，也即是只能用在梁單元和殼單元上，實體單元僅有三個自由度。
Follw201單元主要用于幾何非線性分析問題中，在這類問題的分析過程中幾何會發生比較大的變形，面或線的法線方向可能發生比較大的變化，施加的載荷的方向是否隨動對結果的影響非常大。也就是用到此單元時會配對使用Nlgeon,on命令以打開大變形開關。如下圖所示為單元示意圖。
圖1
每個單元有兩個面，面1用于設定集中力的大小，面2用于設置力矩的大小，面的方向在應用時是通過單元的實常數進行定義的。
另外還需要注意，有限元求解的時候大部分是求解對稱矩陣，但隨動荷載單元的應用則包括了隨動荷載剛化效應，使剛度矩陣為非對稱的，因此需要采用非對稱求解器進行計算。
下面是具體應用，建一根梁單元，在梁的端部施加隨動集中力。
/prep7
!定義參數
EE=207E3
B=10
LCD=300
AA=B*B
IZ=B**4/12
PHZ=EE*IZ/LCD/LCD
!定義單元和材料
!201單元不需要定義材料
et,1,beam4
et,2,follw201
mp,ex,1,ee
mp,prxy,1,0.3
!定義實常數，實常數1設置梁單元的參數
r,1,aa,iz,iz,b,b
r,2,,1.0
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基于ANSYS的實體單元扭矩施加方法總結(原創帖子，轉載請注明出處，謝謝！技術鄰ID有限元中解人生) ￥1
但該方法需要確定集中力的大小，集中力大小與模型尺寸、網格疏密程度均有關，因此該方法具有一定的模型依賴性，對于大型問題需要采用APDL語言進行集中力的自動計算、施加；rbe3剛性連接單元需要配合mass21集中質量單元聯合作用完成扭矩的施加，需要人為指定權系數、主從節點之間的自由度關系，并且該方法載荷同節點的距離發生關系，所以關于最大值，此方法為最大；mpc184多點約束單元同樣需要配合mass21單元，該方法荷載分布和節點的距離沒有關系，所以結果與理論解吻合的很好，能夠很好的避免應力集中；接觸單元法只需要指定pilot點，利用ANSYS自帶的接觸向導就可以完成接觸單元的創建，并且該方法不會導致應力集中。
1、 結論
從表1可以看出前兩種方法即采用集中力偶代替扭矩以及引入rbe3單元，都會或多或少造成局部應力集中，后三種方法能夠很好的避免應力集中，是扭矩施加的較佳選擇。rbe3單元法由于載荷同節點的距離發生關系，所以關于最大值，rbe3單元為最大；mpc184單元法以及局部剛化法中的荷載分布和節點的距離沒有關系，所以結果很接近；cerig命令定義了一個剛性面，無形中增強了結構的剛度，rbe3施加了一個分布力，沒有引入額外的剛度，相反把原有的，比如螺栓等實體的剛度遺漏了。這兩個命令，恰好就是兩個極端情況：cerig定義了無限大的剛性面，rbe3定義了0剛度的分布力面。mpc184單元本來是適用于大變形結構分析的，而cerig命令本來只能適用于小變形分析這里，在小變形下，兩者沒有區別，結果一致。
因此，采用接觸單元既不需要配合使用其他的單元，又不會造成應力集中，且容易掌握不意出錯。是ANSYS中扭矩施加的一種高效的方法。
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