ANSYS的加载过程会涉及几个概念:荷载步(Load Steps)、荷载子步(Substeps)、斜坡荷载(Ramped Loads)、阶跃荷载(Stepped Loads)、时间(Time)、时间步(Time Step)、平衡迭代(Equilibrium Iterations)。以下对这些概念进行简要介绍,在今后的叙述中将会经常遇到这些概念。这些概念是分析求解的基本组成部分,读者应注意在实践中加深理解,不要拘泥于死记术语。
1.荷载步、荷载子步、平衡迭代
荷载步是为求解而定义的荷载配置,可根据荷载的历程(时间与空间上)在不同的荷载步内施加不同的荷载。在时间上,ANSYS支持斜坡荷载与阶跃荷载并以不同的荷载步表示。
荷载子步是某个荷载步内的求解点(由程序定义荷载增量),不同分析中荷载子步有着不同的目的。例如,在瞬态分析中使用子步可以得到较小的积分步长,以满足瞬态时间积累法则。
平衡迭代是在给定子步内为了收敛而进行的附加计算。在非线性分析中,平衡迭代作为一种迭代修正,具有重要的作用,迭代计算多次收敛后得到该荷载子步的解。
2.斜坡荷载、阶跃荷载
当一个荷载步中设置一个以上子步时,就必须定义荷载是斜坡荷载或阶跃荷载,如图5-1所示。
图5-1 阶跃荷载与斜坡荷载(www.daowen.com)
斜坡荷载是指在每个荷载子步内,荷载逐渐增加,在该荷载步结束时达到全值。
阶跃荷载是指将荷载全值施加在第1个子步,其余子步内保持不变。
3.时间、时间步
在所有静态与稳态分析中,不管与时间是否真实相关,ANSYS都使用时间作为跟踪参数。在所有的情况下,时间可以作为一个计数器,总是单调递增的。
瞬态分析或与速度(速率)有关的静态分析中,时间代表了通常意义上的时间,可以小时、分、秒来表示,在指定荷载历程时在每个荷载步终点给时间赋值。
在与速度(速率)无关的静态分析中,时间仅仅成为荷载步与子步的计数器,每一个荷载步与子步都与一个时间点对应,故子步也称为时间步。此时的时间可以为任意单位,程序会在默认情况下给时间自动赋值。
当采用弧长求解法时,时间等于荷载步开始的时间值加上弧长荷载系数的数值,此时的时间可以不单调递增。
荷载步和子步都与时间点对应,平衡迭代就是为了收敛在给定的时间点上进行迭代求解的方法。
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