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ANSYS 中使用函数加载的一个简单例子  

2013-10-28 07:34:10|  分类: ANSYS 实例 - GUI |  标签: |举报 |字号 订阅

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    本文将通过一个具体实例说明在 ANSYS 中如何使用函数加载,后续将通过该实例在分析过程中遇到的一个问题提出自己的一点看法。

实例的具体说明:

一个 1/4 圆柱,内半径 30 mm,外半径 42 mm,长度 100mm,如图 1 所示:

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所用材料为双线性弹塑性材料,其机械性能为:

      弹性模量  E = 201000 Mpa;             泊松比 μ=0.3

       屈服应力  σ= 200 Mpa;                   切线模量 Et = 2010

使用单元类型 solid185 (8 节点六面体单元)。

取整体单元边长 4 mm,然后可以直接对该几何模型划分 MAP 网格,划分网格结果如图 2:

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      约束条件为:

      轴向两个截面为对称边界条件;一个端面约束轴向位移 Uz。

载荷条件为:

      在外表面施加变化的压力载荷,载荷函数为:

            P (y) = 8e7 + 7E7 * (Y/42)

      即:

            X =  0 ,Y = 42 (最高点) 时 ,P = 15E7;

            X = 42,Y = 0  (最低点)时,P = 8E7。

我们采用函数方式来施加这一压力载荷,首先定义函数:

在 Solution 模块中,点击菜单路径:

           Solution > Define Loads > Apply > Functions > Define/Edit

将会弹出一个函数编辑器,可以在其中定义所需的函数。

在函数编辑器中,函数类型选择为 Single equation,即单值函数;计算函数值时使用的插值坐标系 ( (x,y,z) interpreted in CSYS) 选择 0,即总体直角坐标系,如图 3 所示:

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然后,在函数编辑器中间位置的 “Result = “ 小窗口中输入要定义的函数表达式,如果表达式中有 x, y, z, time 等变量 (供定义函数时使用的 “自变量”),可以用 {X},{Y},{Z},{TIME} 等的形式输入;或者点击下面一个小窗口右边的小箭头,会出现一个下拉列表,列出可以选择的变量,然后从该列表中选择某个自变量,则该自变量会按照上述格式写入函数中,如图 5 所示: 

                      ANSYS 中使用函数加载的一个简单例子 - htbbzzg - htbbzzg的博客

接下来最好检查一下函数定义是否正确。做法是:点击函数编辑器中的 Graph 按钮,弹出一个 “Plot information” 对话框,其中显示了所定义的函数方程,列出了方程中所有的变量。然后可以激活要变化的变量 (对于本函数,只有一个变量 – X,会自动激活),并在下面的输入窗口中输入该变量的最小和最大值,以及在该变量范围中的计算点数,再点击 Graph 按钮,则会绘制函数的曲线;或者点击 List 按钮,则列出各计算点上的函数值。 

                      ANSYS 中使用函数加载的一个简单例子 - htbbzzg - htbbzzg的博客

 对于本函数,点击 Graph 后所显示的函数曲线如图 7 所示,可以看到它是一个线性函数:

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       点击 List 后列出的函数值:

                       ANSYS 中使用函数加载的一个简单例子 - htbbzzg - htbbzzg的博客  

如果我们不希望外表面的压力函数是一个线性函数,而是一个三角函数,使得压力从下向上以余弦方式变化,可以将当前坐标系转换为总体圆柱坐标系 (csys,1),然后压力函数定义为:

   P = 8E7 + 7E7 * cos(Y)

在总体圆柱坐标系中,Y 为角度,这里需要确定 Y 的单位是角度 (Degree) 还是弧度 (Radians)。为了方便,在函数编辑器中,将角度单位设置为 Degree。

下面使用函数编辑器来定义这一函数:

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      然后同样对所定义的函数进行检查。在函数编辑器中点击 GRAPH 按钮,然后在弹出的对话框中输入 X-Axis Range (X 轴范围) 为 0 到 90,再点击 Graph 按钮以显示压力载荷曲线,点击 List 按钮列表压力载荷值,结果如图 10 所示:                                                 
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可以看到,压力不再是线性变化的。

如果我们接受了这一函数定义,需要将它保存起来,以便后续定义载荷时使用。

回到函数编辑器,点击上部菜单中的 File > Save: 

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                                        图 11    保存函数

然后弹出一个 “另存为” 对话框,在其中,输入文件名 (这里输入文件名为 press_test),(如有需要还可以修改保存文件的目录) 再点击 “保存” 按钮,就可以把所定义的函数保存为以 .func 为扩展名的函数文件。这里将函数保持为文件 press.func:

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