組合工況的案例
ANSYS荷載工況組合的實現方法
ANSYS荷載工況組合的實現方法
1
荷載組合的含義
首先闡明ANSYS荷載組合的含義，在ANSYS中，工況組合是指在不同結果數據之間進行運算處理，即當前處于數據庫的荷載工況結果數據和另一獨立結果文件中的荷載工況結果數據之間進行運算。這個過程可以簡單的描述如下：
荷載組合大體上可以分為兩種方法實現，一種是通過荷載工況文件的組合；另一種便是通過結果文件進行荷載組合。在具體介紹這兩種方法之前，首先羅列出工況組合常用的命令流：
Lcwrite:寫結果文件
LCfile:從結果文件中創建工況
LCDEF:從結果數據中創建一個工況
LCFACT:工況組合分項系數
LCOPER:對荷載工況進行操作
LCASE:讀取指定工況
注意：荷載工況組合只適用于彈性計算中。
2
兩種實現方式
1）荷載工況文件組合
這種方法主要是分別采用單獨的APDL進行運算，并將運算結果分別寫進不用的計算文件，通過對結果不同數據文件的操作來實現工況組合。
命令流典型過程
/SOLU
... ...
finish
/POST1
... ...
!定義荷載工況1
LCDEF,1,1
!形成后續工況組合可以調用的工況文件lcase1，工況號1
LCWRITE,1,'lcase1',' ',' '
FINISH
/SOLU
... ...
finish
/POST1
... ...
!定義荷載工況2
LCDEF,2,1
!形成后續工況組合可以調用的工況文件lcase2，工況號2
LCWRITE,2,'lcase2',' ',' '
FINISH
/SOLU
... ...
finish
/POST1
... ...
!
展開 ANSYS Mechanical多工況計算結果組合 附Ansys多工況組合的方法下載
ANSYS Mechanical可以非常方便的對不同工況計算結果進行組合（如比例放縮、加減等），用到的工具為Solution Combination，具體方法如下。
若同一個分析模塊中，將不同工況設置為不同載荷步進行計算，則可通過以下完成：
1，在分析設置analysis setting中設置載荷步；
2，選擇model，菜單欄會出現solution combination選項，點擊該選項；
3，選中樹形欄中的solution combination，在右側表中選擇相應載荷步進行組合，即可完成結果疊加。
若分析的模型在不同的分析模塊中，如下所示，方法與在一個模塊中類似；
選擇solution combination后，在右側表分析模塊選擇相應的模塊以及該模塊對應的載荷步，完成不同模塊計算結果的疊加。
下載地址：Ansys多工況組合的方法
展開 ANSYS振型疊加計算及工況組合例子
ANSYS振型疊加計算及工況組合例子
! Example for load cases and models combination in ANSYS
! 作者：陸新征，清華大學土木系
! Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University
[replyview]
/PREP7
!*
ET,1,PLANE42
!*
!*
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,30e9
MPDATA,PRXY,1,,.2
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,DENS,1,,2500
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,DAMP,1,,.05
K,1,,,,
K,2,5,,,
K,3,5,.5,,
K,4,0,0.5,,
A,1,2,3,4
ESIZE,0.25,0,
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,0
!*
!*
AMESH,ALL
!*
FINISH
/SOLU
!*
ANTYPE,2
!*
MODOPT,LANB,6
EQSLV,SPAR
MXPAND,0, , ,0
LUMPM,0
PSTRES,0
!*
MODOPT,LANB,6,0,0, ,OFF
FLST,2,1,4,ORDE,1
FITEM,2,4
!
展開 超大跨鋼管混凝土拱橋 ANSYS APDL 精細化建模案例介紹 ￥39.9
可擴展研究方向
本案例可作為多類研究工作的基礎模型，具體包括但不限于：
恒載與活載組合工況的分析與設計；
吊索索力優化與結構內力均衡分析；
分步加載的施工階段模擬；
剛度敏感性分析與結構參數化設計；
橋面與主拱協同受力特性研究；
成橋線形控制與結構優化設計。
用戶可根據自身研究方向在該模型基礎上拓展相應工況與分析流程。
1.7. 模型文件清單
TrussArcBridge.cdb —— 橋梁有限元模型文件；
TrussArcBridge.mac —— 自動計算命令流文件。
可在 ANSYS APDL 中直接運行，模型構建、載荷施加、求解與結果輸出均可自動完成。
1.8. 案例總結
鋼管混凝土拱橋作為一種結構復雜、受力體系多樣的大跨結構形式，其精細化有限元分析對理解結構性能、優化設計參數具有重要意義。本案例以合理的簡化假設、高度的建模通用性和穩定的求解性能，提供了一個可復用、可拓展的超大跨拱橋建模示例。
對于有橋梁仿真或工程應用需求的人員而言，該模型是一個可靠的起點。無論是進行索力優化、線形控制還是組合工況研究，均可在本模型的基礎上進一步開展。
展開 
壓力容器有限元彈塑性分析的一點理解和感悟
JB4732征求意見稿引進ASME多種載荷組合工況的計算法，并分別進行總體塑性垮塌的評定和局部過度應變的評定。
對總體塑性垮塌的評定可采用載荷系數法或塑性垮塌載荷法按如下步驟進行評定：當采用載荷系數法時，需對每種載荷組合工況乘以相應的載荷系數并進行彈塑性分析，每種組合工況均計算收斂則評定合格和通過。當采用塑性垮塌載荷法時，同樣需對每種載荷組合工況均進行彈塑性分析，采用較小的載荷增量步加載，若加載到第K步時計算發散，則第k-1步施加的載荷即為垮塌載荷，將K-1步得到的垮塌載荷除以安全系數2.4得到許用載荷，若設計載荷小于等于許用載荷，則評定通過。彈塑性分析中的兩種評定方法流程示意圖如下：
如上圖是采用載荷系數法計算并通過計算收斂性來進行評定的，計算結果收斂且等效塑性應變約為0.019mm?？傮w塑性垮塌評定合格和通過。
對局部過度應變的評定可通過有限元軟件彈塑性分析通過如下公式確定總當量塑性應變，確定三軸應變極限，確定成形應變的方法來進行評定，評定方法流程示意圖如下：
如上圖通過有限元軟件AWB分別計算了三軸應變極限、總的當量塑性應變與成形應變之和與三軸應變極限比值(εpeq+εef) /εL 的分布云圖。從圖中可以看出該比值的最大值為0.1087，小于1，即(εpeq+εef))<εL，故結構滿足該組合載荷工況下防止局部過度應變的要求，評定合格和通過。在AWB中通過User Defined Result可很容易的進行函數的定義來求解三軸應變極限、總的當量塑性應變與成形應變之和與三軸應變極限比值，但要注意定義函數時，里面的自變量需采用AWB內置的且能識別的簡稱（如等效塑性應變在AWB中的簡稱是EPPLEQ_RST）。
展開 CAE技術在卡車降成本中的應用
表1 作用于車架上的主要載荷
主要總成
質量(Kg)
質心坐標（Z X Y）
方向
備注
蓄電池
145
（1630，-730，-200）
垂直向下
儲氣筒1（后貯）
50+10
（1150， 800，-250）
垂直向下
儲氣筒2（前貯）
20
(2450,-720,-200)
垂直向下
儲氣筒3（輔助）
16
(5300,0,-180)
垂直向下
油箱（滿油）
400
（2050，800，-300）
垂直向下
發動機帶變速箱
1200
（400，0，-50）
垂直向下
駕駛室
1100
垂直向下
牽引總質量
80000
在X=3300~4300之間均布
鞍載質量
2200
垂直向下
鞍座
3 載荷工況的確定
實踐表明，彎曲工況和彎扭組合工況是車架的主要受力和變形模式，彎扭組合工況又
是其中最為惡劣的工況，為此本文主要考核彎扭組合工況下的應力和變形情況，以確保車架的強度和剛度滿足設計要求。
彎曲工況：模擬汽車滿載行駛在平坦路面上的工況，約束前后車輪的豎直方向位移。
彎扭組合工況：模擬汽車滿載通過凹凸不平路面時的彎扭強度，它反映車架結構的實際最大靜態強度問題。此時，左前輪上凸臺（高度60mm），右前輪下凹坑（深度60mm），約束后車輪的豎直方向位移。
另外，車架的振動是造成疲勞破壞的主要原因之一，而且現在乘坐舒適性的要求也越
來越高，所以有必要對車架結構進行模態分析。
展開 裙座支撐-小型高壓球罐（10m3）有限元分析設計工程案例
本模型單元數量：159108，節點數量：732617，有限元模型如下圖3~4所示：
圖3 該球罐整體有限元模型
圖4 球罐局部接管有限元模型
球罐
設計載荷
工況
本球罐分析設計主要考慮兩種載荷：內壓和自重，對球罐的整體分析應考慮以下幾種載荷組合工況：
1）僅內壓作用工況；
2）僅考慮球罐自重（該工況按標準可不用考慮，本文增加了這部分計算，為了更直觀的說明）；
3）綜合考慮內壓+球罐自重的組合工況。
注：由于該球罐安裝與運行均在室內，無保溫、無梯子平臺，并且球罐的體形較小，相對重量較輕，因此忽略風載荷、雪載荷與地震載荷的影響；并且，根據管道條件，球罐管口無機械外載。
球罐
邊界條件
的施加
1）內壓：在球殼與接管內表面，施加壓力載荷(10.0MPa)。同時，為保證設備內壓力系的平衡，在接管端部施加內壓產生的軸向平衡壓力；
2）球罐自重：球罐的操作質量，包括球殼、接管、裙座、物料及球罐預焊接等其它附件的重量。有限元模型中，球罐自重載荷，采用等效密度法，經計算當量成材料的等效密度(ρ=m/V)，以慣性載荷的形式在加速度場中轉換成單元體積力(G=mg)的方式，加載在整個球殼單元上。
3）位移邊界條件：球殼裙座下底面，施加豎直軸向與環向位移約束。
展開 混合動力車電池托盤的優化設計方法
由圖7可以看出，縱向加強筋和橫向加強筋的組合結構能夠較大的提高一階約束模態頻率，在縱向加強筋和橫向加強筋的結構基礎上，增加橫向加強筋能夠有效地提高結構的一階模態頻率，但是增加縱向加強筋反而會使一階約束模態頻率下降，因此，在設計此類零件時，應該在滿足成本和制造工藝性能要求的前提下，盡量多布橫向加強筋，而只需要布置一條縱向加強筋。
3電池托盤的加強筋拓撲優化
形貌優化是一種通過優化零件加強筋的分布和尺寸來最優化鈑金件結構的優化方法，通過對加強筋結構的優化分布，使鈑金件結構在減輕重量的同時能滿足強度、剛度等性能要求。形貌優化通過在可設計區域中根據節點的擾動來確定加強筋的最佳位置和最優化參數，為鈑金件的設計提供優化方法，由于質量和體積在形貌優化中對設計修改不靈敏，因此在形貌優化中一般不使用質量體積作為約束和目標。
本文以約束模態和Z向-3G加速度的組合工況對此電池托盤進行形貌優化的研究，建立設計區域如下圖8所示紅色區域所示，以-3G工況下的最大位移為約束條件，最大化一階約束模態頻率為優化目標，經過18次迭代以后，達到收斂，得到形貌分布如圖8所示。
由圖8可以看出，在約束模態和Z向-3G加速度的組合工況下，此托盤結構的最佳加強筋分布圖。結合拓撲優化結果與制造工藝性和電池安裝位置的要求，設計此托盤的加強筋分布如圖9所示，采用梯形截面的加強筋，在托盤結構較大平面部分采用5條橫向加強筋和一條縱向加強筋，對其進行約束模態頻率的分析結果如圖9所示，其第一階約束模態頻率為80.3Hz，達到了設計要求。
展開 基于OptiStruct的轉向節拓撲優化
②定義彈性模量 (E)、泊松比 (ν)、密度 (ρ)，如圖2所示：
圖2 材料參數設置
3.載荷工況定義：
①識別關鍵工況：這是最重要的一步。轉向節在車輛行駛中承受多種復合載荷。典型的獨立工況或組合工況包括：
最大垂直力工況：模擬車輛過坑或沖擊，輪心受到向上的巨大沖擊力。
最大制動力工況：模擬緊急制動，輪心受到縱向制動力（向后），同時制動卡鉗受到反向作用力（向前）。
最大轉向力工況：模擬轉向輪遇到障礙或極限轉向，輪心受到側向力（向內或向外）。
最大驅動力工況：（對于驅動輪）模擬急加速，輪心受到縱向驅動力（向前）。
彎扭組合工況：經常是垂直力 + 制動力/驅動力 + 側向力的組合，模擬車輛過彎制動/加速。
耐久性工況：考慮循環載荷，用于后續疲勞分析或作為優化的約束條件。
②載荷施加：
輪心：施加力和力矩（Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz），通常通過 RBE2/RBE3 單元連接到輪心點。
制動卡鉗：施加制動力或驅動力反作用力（Fx）。
減震器：施加垂向力（Fz）。
控制臂：通過 RBE2/RBE3 單元在連接點施加約束或力（取決于分析模型）。
主銷/球鉸：施加約束（通常是旋轉約束，模擬主銷軸線）。
③載荷大?。狠d荷大小應基于車輛參數（重量、軸荷分配、重心高度、輪胎摩擦系數等）和設計目標（如滿足特定法規或耐久性目標）進行計算或通過多體動力學仿真（如 Adams/Car）提取，本例轉向節工況載荷加載如圖3所示：
圖3 轉向節工況加載圖
4.邊界條件定義：
①主銷/球鉸約束：在轉向節的主銷孔或球鉸安裝點施加約束，模擬其繞主銷軸線的旋轉自由度。通常約束 5 個自由度（除了繞主銷的旋轉自由度 Rx）。
展開 國內儲存容器未來發展的一大趨勢—覆土罐，只欠東風了！
（三）覆土罐設計需考慮的載荷組合工況
需要考慮的載荷增加了很多，那么需要考慮和計算的載荷組合工況相應的也會很多，如下表共列出了七種設計工況，每種設計工況需要對應的考慮各種載荷的組合：
如上表中正常操作工況時，需要考慮和計算的載荷有：
設備自重+操作介質重量+設計內壓+液柱靜壓+覆土載荷+外部活載+軸向載荷+基礎反力+地震載荷+雪載荷+爆炸沖擊載荷，其計算要比常規容器繁瑣和復雜得多。
（四）覆土罐應力分析的要求
標準征求意見稿中給出了覆土罐常規計算的詳細方法和解析，同時也給出了采用應力分析時需要滿足的一些要求。
1. 對于局部應力分析的要求，如下所示：
以上要求，與GB/T150基本相同，采用局部應力分析時，設計應力強度按常規設計部分選值，制造、檢驗和驗收要求按JB4732分析設計標準的相關規定。
2. 對于整體應力分析的要求，如下所示：
對于整體應力分析，有以下幾點明確要求：
a) 明確了數值模擬時需要進行網格無關性驗證；
b) 明確了計算筒體彎矩時可采用殼單元建模，但前提需進行兩種單元的小模型計算結果的對比，同樣網格密度下應力偏差需控制在5%以內；
c) 明確了特征值屈曲分析僅能作為參考，最終需以非線性屈曲分析計算為準；
d) 明確了可進行極限分析或彈塑性分析；
e) 明確了對最大應變的要求應不大于5%。
以上是本文對覆土罐的簡單介紹，感興趣的朋友可詳細查看《覆土式鋼制儲存容器設計規范》標準征求意見稿。
展開 【產品】智能管道設計運維一體化平臺AIPIPE 2023R1新版本功能介紹
相比于上一個版本，AIPIPE 2023R1版本在五個方面進行了軟件提升，具體包括：
① 優化交互界面
② 完善數據庫
③ 更新管道應力規范
④ 新增多工況組合管理
⑤ 優化軟件接口
一、優化交互界面
AIPIPE 2023R1版本優化了用戶界面、優化調整了交互邏輯，進一步提升了用戶使用友好度。在圖形化界面下，用戶可以更加簡單便捷地建立、編輯和管理模型并且很清楚地知道當前處于管道系統的哪個位置，也可以很容易的定位到指定點，找到問題所在。用戶可以使用簡單的操作進行荷載條件的建立和修改，支持以匯總表的形式快速查看模型數據，也可通過批量修改數據來快速修改模型。
二、完善數據庫
AIPIPE 2023R1版本包含了更加豐富完整的數據庫，包括所有常用元件的管道管件庫、包含700多種物理特性和基于規范的許用應力材料庫、可變彈簧庫和恒力彈簧庫、保溫數據庫以及自定義數據庫。其中材料庫材料可以編輯，也可由用戶向材料庫添加新的材料；可變彈簧庫和恒力彈簧庫支持LISEGA公司的產品庫和國家能源部的最新彈簧標準庫；用戶在建模時，保溫數據庫支持用戶對相應的保溫材料進行方便的調用。
三、更新管道應力規范
AIPIPE 2023R1版本更新了ASME B31.1-2020和 B31.3-2020版本，其中B31.1-2020針對管道應力分析有了重大變更，采用了全新的管道應力合成公式及元件應力增大系數計算方法，計算結果相較于之前版本出現了顯著變化。
四、新增多工況組合管理
AIPIPE 2023R1版本進一步優化了工況編輯和管理界面，拖拽不同類型載荷即可完成工況組合的編輯和修改。所有工況（包括偶然工況）軟件都可以自動組合計算，用戶無需再進行繁瑣的工況編輯。
展開 
基于solidThinking Inspire的輕卡后板簧支架設計
圖 3 輕卡后板簧活動端支架初始設計空間
3.2 工況定義
后板簧活動端支架載荷通常由沖擊、驅動、轉向、加速、制動等工況產生，通常有以下幾種工況：
（1）制動：模擬整車制動時的板簧支架受力工況，板簧支架承受制動引起的垂直載荷和縱向載荷；
（2）轉向：模擬整車轉向時的板簧支架受力工況，板簧支架承受轉向引起的垂直載荷和側向載荷；
（3）過坑：模擬整車在遇到不平坑洼路面時，兩軸一高一低時的板簧支架受力工況，板簧支架承受垂直力 載荷和縱向力載荷；
（4）垂向跳動：模擬整車沖擊時板簧支架承受的垂直方向的沖擊載荷，其值在靜載基礎上引入動載系數以 反映汽車在不平路面等速行駛的動態載荷；
（5）組合工況：模擬整車在行駛過程中，遇上之前工況的組合情況，板簧支架承受轉向引起的垂直載荷和 側向載荷，制動引起的縱向載荷等； 后板簧活動端支架各工況載荷通過多體動力學軟件進行載荷提取，多體動力學模型如圖 4 所示，載荷結果如表 1 所示。
圖 4 輕卡后懸架多體動力學模型
表 1 后板簧活動端支架工況及載荷
載荷測量點在后板簧活動端支架卷耳孔位置。其中，X，Y，Z 均為汽車整車坐標，X 正方向為汽車行駛相反方向，Y 向為汽車左右方向，Z 正方向為汽車向上的方向。
展開 【ANASYS算例】ANSYS反應譜分析之進行靜動疊加
查看反應譜的合并結果</p><p>/INPUT,,MCOM</p><p>NSORT,U,x </p><p>NSORT,U,SUM </p><p> <img src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/ba24857dbad74740b5b3277888af536a"> </p><p> 反應譜分析完了，把計算結果定義為工況2.命令流如下所示。</p><p><br></p><p>!定義荷載工況2</p><p>LCDEF,2,1</p><p>!形成后續工況組合可以調用的工況文件lcase2，工況號2</p><p>LCWRITE,2,'lcase2',' ',' '</p><p>FINISH</p><p><strong>靜動疊加</strong></p><p> 我們小學二年級就學過，反應譜經過振型組合后，結果都是正值，但是實際的情況下肯定是有正有負的，比如地震時程分析中，結果是正負的。這是老師告訴我們我們需要靜動疊加了，于是乎，我們需要將靜力的結果分別加上和減去反應譜振型組合后的結果，兩種疊加的結果才是我們需要的包絡的結果。靜動疊加的命令流如下。</p><p>!定義荷載工況2</p><p>LCDEF,2,1</p><p>!
展開 塔樓-信號塔節點強度分析
因此，取其中最不利荷載組合工況下提取構件的內力施加至桿件端部，在各種工況中進行對比，風荷載為主要控制荷載。因此，取其中最不利荷載工況詳見表1所示，表2給出了該工況下單元內力。
表1荷載組合列表
組合工況
荷載組合
gLCB180
1.3(D) + 1.5(0.7)(1.0)(L) - 1.5FDW153 + 1.5(0.65)T1
注：節點處各構件的內力從MIDAS 模型中提取，gLCB180工況中D表示恒載，L表示樓面活荷載，LR表示屋面活荷載，FDW153表示風洞試驗荷載，T1表示溫度荷載作用。
展開 某橋下塔柱實體分析計算書 ￥2
工況一：軸力（絕對值）最大組合
工況二：軸力（絕對值）最小組合
工況三：順橋向水平力（絕對值）最大組合
工況四：橫橋向彎矩（絕對值）最大組合
工況五：橫橋向水平力最大組合
工況六：橫橋向水平力最小組合
工況七：順橋向彎矩最大組合
工況七：順橋向彎矩最小組合
在作用短期效應組合下，橫橋向水平力最大、最小組合實際上是同一個工況，因為一個塔柱水平力大，必然另一個塔柱水平力??；橫橋向水平力和順橋向彎矩直接相關；順橋向水平力和橫橋向彎矩直接相關。最終選取的4個組合為如下受力狀況：
組合1：其中兩個塔柱順橋向彎矩（力矩方向）、橫橋向水平力較大，橫橋向彎矩（力矩方向）、順橋向水平力較大；
組合2：其中兩個塔柱橫橋向彎矩（力矩方向）、順橋向水平力最大；
組合3：軸力（絕對值）較小，其中一個塔柱順橋向彎矩（力矩方向）、橫橋向水平力取最大；
組合4：軸力（絕對值）最大
3. 施工階段計算結果
3.1 施工階段1——下塔柱施工，第一次張拉預應力
階段1中，激活樁基、承臺、下塔柱的單元，張拉鋼束N1，鋼束初應力1320MPa。在整體坐標下，下塔柱塔根豎向正應力見圖3.1.1。
圖3.1.1 下塔柱塔根豎向應力圖（單位：kPa）
根據圖3.1.1，在施工階段1：塔根出現豎向拉應力，豎向拉應力不大于1.6MPa，在塔根位置出現1.1~1.6MPa的豎向壓應力。
3.2 施工階段3——上塔柱施工到1/2
階段2中，激活中塔柱，施加預訂力；
階段3中，激活上橫梁，施加1/2上塔柱自重(未考慮施工荷載)，釋放預頂力，施加預應力。(鋼束初應力1150MPa)
在整體坐標下，下橫梁橫橋向正應力如圖3.2.1所示。
展開 