關(guān)于多載荷步

無(wú)論是線(xiàn)性分析或非線(xiàn)性分析處理方式是一樣的。

① 對(duì)施加在幾何模型上的荷載(如fk,sfa等):到當(dāng)前荷載步所保留的荷載都有效。

如果前面荷載步某個(gè)自由度處有荷載,而本步又在此自由度處施加了荷載,則后面的替代前面的;如果不是在同一自由度處施加的荷載,則施加的所有荷載都在本步有效(刪除除外!)。

② 對(duì)施加在有限元模型上的荷載(如f,sf,sfe,sfbeam等):ansys缺省的荷載處理是替代方式,可用fcum,sfcum命令修改,可選擇三種方式:替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。

當(dāng)采用缺省時(shí),對(duì)于同一自由度處的荷載,后面施加的荷載替代了前面施加的荷載(或覆蓋);而對(duì)于不是同一自由度的荷載(包括集中或分布荷載),前面的和本步的都有效。當(dāng)采用累加方式時(shí),施加的所有荷載都在本步有效。

特別注意的是,fcum只對(duì)在有限元模型上施加的荷載有效。

從荷載步文件(file.snn)中可以看到,本步的約束條件和荷載情況,而其處理與上述是相同的。由于線(xiàn)性分析疊加原理是成立的,或者講每步計(jì)算是以結(jié)構(gòu)的初始構(gòu)形為基礎(chǔ)的,因此似乎可有兩種理解。

1、每個(gè)荷載步都是獨(dú)立的:你可以根據(jù)你本步的約束和荷載直接求解(荷載步是可以任意求解的,例如可以直接求解第二個(gè)荷載步,而不理睬第一個(gè)荷載步:lssolve,2,2,1),其結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的是你的約束和荷載情況,與前后荷載步均無(wú)關(guān)!(事實(shí)上,你本步可能施加了一點(diǎn)荷載,而前步的荷載繼續(xù)有效,形成你本步的荷載情況)

2、后續(xù)荷載步是在前步的基礎(chǔ)上計(jì)算的(形式上!)。以荷載的施加先后出發(fā),由于本步?jīng)]有刪除前面荷載步的荷載,你在本步僅僅施加了一部分荷載, 而結(jié)構(gòu)效應(yīng)是前后荷載共同作用的結(jié)果。

不管你怎樣理解,但計(jì)算結(jié)果是一樣的。(Ansys是怎樣求解的,得不到證實(shí)。是每次對(duì)每個(gè)荷載步進(jìn)行求解,即[K]不變,而[P]是變化的,且[P]對(duì)應(yīng)該荷載步的所有荷載向量呢?或是[P]對(duì)應(yīng)一個(gè)增量呢?不用去管他,反正結(jié)果一樣)

也有先生問(wèn),想在第N步的位移和應(yīng)力的基礎(chǔ)上,施加第N+1步的荷載,如何?對(duì)線(xiàn)性分析是沒(méi)有必要的,一是線(xiàn)性分析的效應(yīng)是可以疊加的,二是變形很小(變形大時(shí)不能采用線(xiàn)性分析)。

總之,線(xiàn)性分析是可以理解為后續(xù)步是在前步的基礎(chǔ)上計(jì)算的(當(dāng)然都基于初始構(gòu)形)。

如下兩點(diǎn)是要明確的:

①對(duì)于保守系統(tǒng)(無(wú)能量耗散),最后結(jié)果與荷載的施加順序(或荷載歷史、或加載路徑)無(wú)關(guān)。

②后續(xù)荷載步計(jì)算是在前步的基礎(chǔ)上(以前步的構(gòu)形和應(yīng)力為基礎(chǔ))計(jì)算的。

關(guān)于①:設(shè)置荷載步,并順序求解;設(shè)置荷載步,直接求解荷載步;不用荷載步,直接同時(shí)施加所有荷載;使用重啟動(dòng),不設(shè)荷載步,順序求解;使用生死單元等方法,其求解結(jié)果相同。通過(guò)計(jì)算證明了荷載順序不影響最終結(jié)果,從這里也證明了保守系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果與荷載路徑無(wú)關(guān)。

關(guān)于②:雖然從file.snn比較看,除了非線(xiàn)性分析的設(shè)置外,幾乎與線(xiàn)性分析的荷載步文件沒(méi)有什么差別, 但如果順序求解,則后續(xù)荷載步中用于每個(gè)子步計(jì)算的荷載=前步荷載不變+本步新施加的荷載按子步內(nèi)插值。而不是在本步有效的所有荷載點(diǎn)點(diǎn)施加。

舉例1:重力和預(yù)應(yīng)力分為兩個(gè)荷載步,在求預(yù)應(yīng)力作用時(shí),重力不變,而將預(yù)應(yīng)力按子步要求施加;所以這樣計(jì)算即為考慮了重力的先作用,而預(yù)應(yīng)力則在重力作用的基礎(chǔ)上計(jì)算的。即第二荷載步中的每個(gè)子步所對(duì)應(yīng)的荷載=重力+預(yù)應(yīng)力總荷載/nsubst,而不是=(重力+預(yù)應(yīng)力總荷載)/nsubst.

舉例2:設(shè)一懸臂梁,先在1/2處作用2000為第一荷載步,且設(shè)nsubst=10,time=1;然后懸臂端再作用3000,且nsubst=20,time=2,為第二荷載步。順序求解,則3000即在2000先作用的基礎(chǔ)上計(jì)算的,即當(dāng)time=1.6時(shí),這時(shí)子步的荷載=2000+3000/20*(1.6-1.0)*20=3800,而不是(2000+3000) *0.6=3000。