3.3 载荷步选项与多步载荷的创建
载荷步选项是各选项的总称,这些选项包括控制载荷如何在求解过程中使用的选项以及其他选项,如输出控制、阻尼特性设置和响应频谱数据等。载荷步是根据载荷时间历程曲线划分段数,每一个载荷步代表载荷发生一次突变或渐变的过程。多步载荷有两种创建方式,即替换式和叠加式。本节将着重阐述载荷步选项与多步载荷创建的内容。
3.3.1 载荷步选项
载荷步选项(Load StepOptions)是用于表示控制载荷应用的选项(如时间、子步数、时间步及载荷阶跃或逐渐递增等)的总称,包括普通选项和非线性选项,这里主要讲解普通载荷步选项。
选择Main Menu→Solution→Load StepOpts→Time/Frequence→Time&TimeStep命令,弹出时间和时间步选项对话框,如图3.34所示。
如果Load StepOpts子菜单中没有Time/Frequency选项,则需要完整的菜单选项。调出完整的菜单选项的方法为GUI:MainMenu→Solution→Unabridged Menu。
图3.34时间和时间步选项 |
还可以通过其他方式来设置这些通用选项。
GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Time& Substeps,选择该菜单命令后出现如图3.35所示的Time and SubstepOptions(时间和子步选项)对话框。
图3.35时间选项与子步选项 |
该对话框中提供了静力分析中用到的普通载荷步选项,介绍如下。
1. TIME(时间)
该选项指定载荷步的终止时间。第一个载荷步的默认值是1.0,以后每一个载荷步默认递增1.0。尽管时间对静力分析没有物理意义(除了蠕变、粘塑性或其他依材料性质而定的行为),但涉及到载荷步和载荷子步时,它是很方便的工具。该选项值不能为零,如果载荷步终止时间确实为零(比如施加初始条件等特殊情况),可以将其指定为一个非常小的值,比如1e-6。
GUI:
Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequency→Time& Time Step
Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequency→Tme& Substeps
2. NSUBST(子步数)和DELTIM(时间步大小)
对于瞬态分析,需要指定一个载荷步中需要的子步数。子步数可以通过不同的方法确定。
可通过指定载荷子步的时间步大小让ANSYS自动计操作数步数。
GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequency→Time& Time Step
该项可以给出载荷子步的时间步大小,然后ANSYS程序根据整个载荷步的长度计算出子步数。载荷子步的时间步大小由图3.5中Timestep size(时间步大小)文本框中的输入值决定。
也可通过直接指定载荷子步数确定子步数。
GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequency→Time& Substeps
默认情况下,ANSYS程序在每个载荷步中使用一个子步,此子步的时间长度与载荷步的时间长度相同。载荷子步数由图3.34中Numberof substeps(载荷子步数)文本框中的输入值决定。
3. KBC(斜坡或阶跃选项)
该选项用来确定本载荷步所加的载荷值是阶跃加载(KBC,1),还是斜坡加载(KBC,0)。如果是阶跃加载,则全部载荷值加在了第一个载荷子步上,后续载荷子步的载荷值和第一个子步结束时的载荷值保持相同。默认是斜坡加载,即每个子步的载荷值顺次线性增加。该选项对应图3.33和图3.34中的Steppedor rampedb.c.(斜坡或阶跃载荷)栏,当选中Stepped单选按钮时,对应于"KBC,1",载荷阶跃施加;选中Ramped单选按钮时,对应于"KBC,0",载荷斜坡施加。
GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Time& Time Step
Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time& Substeps
4. AUTOTS(自动时间步)
该选项对应图3.33和图3.34中的Automatic timestepping(自动时间步)栏,激活该选项时,ANSYS自动计算每个子步结束时的最优时间步。默认选中ProgChosen(程序选择)单选按钮。
GUI: Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Time& Time Step/Time & Substeps
该选项的作用也是确定载荷子步的个数。可以指定最大和最小载荷子步数或者最长和最短时间步数,对该选项进行控制。