ANSYS14.0瞬态动力学分析设置与求解方法详解

1.设置分析类型

（1）激活瞬态动力学分析

GUI：单击Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis，弹出分析类型设置面板，如图19-26所示，选择瞬态动力学分析(Transient)，单击“OK”按钮，弹出瞬态动力学分析设置面板，如图19-27所示，选择求解方法为完全法(Full)，其他保持默认，单击“OK”按钮。

图19-26 分析类型设置面板

图19-27 瞬态动力学分析设置面板

（2）设置分析选项

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Loads→Analysis Type→Analysis Options，弹出瞬态分析选项设置面板，如图19-28所示，勾选大变形选项（Large deform effects），激活大变形分析，其他设置保持默认设置，单击“OK”按钮。

图19-28 瞬态分析选项设置面板

2.定义边界条件

（1）定义力学边界条件

1）选择焊接平板一侧节点

GUI：单击Utility Menu→Select→Entities，弹出选择实体设置面板，如图19-29所示，按照图19-29进行设置，单击“OK”按钮。

2）选择焊接平板另一侧节点

GUI：单击Utility Menu→Select→Entities，弹出选择实体设置面板，如图19-30所示，按照图19-30进行设置，单击“OK”按钮。

图19-29 选择实体设置面板（一侧）

图19-30 选择实体设置面板（另一侧）

3）施加位移约束

GUI：单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Nodes，弹出拾取对话框，单击Pick All，在弹出的对话框中选择约束类型为UX、UY和UZ，单击“OK”按钮。

4）选择所有实体

GUI：单击Utility Menu→Select→Everything

5）施加焊接工件底面z方向约束

GUI：单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Areas，弹出拾取对话框，拾取面A1和A7，单击“OK”按钮，弹出在面上施加约束面板，选择约束类型为UZ，单击“OK”按钮。

（2）定义热边界条件

GUI：单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Convection→On Areas，弹出拾取对话框，拾取焊接工件的顶面和侧面以及轴肩的顶面和侧面，单击“OK”按钮，弹出施加对流边界条件定义面板，如图19-31所示，输入对流系数（Film coefficient）为30，环境温度（Bulk temperature）为25，单击“OK”按钮。

GUI：单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Thermal→Convection→On Areas弹出拾取对话框，继续拾取焊接工件的底面A1和A7，单击“OK”按钮，弹出施加对流边界定义面板，如图19-31所示，输入对流系数300、环境温度25，单击“OK”按钮。

3.求解设置

（1）设置参考温度

GUI：单击Main Menu→Solution→Define Loads→Settings→Reference Temp，弹出定义参考温度面板，输入参考温度25，单击“OK”按钮。

图19-31 施加对流边界条件定义面板

（2）设置初始温度

GUI：单击Main Menu→Solution→Define Loads→Settings→Uniform Temp，弹出定义均匀温度面板，输入初始均匀温度25，单击“OK”按钮。

4.定义载荷步

（1）控制输出计算结果

GUI：单击Main Menu→Solution→Load Step Opts→Output Ctrls→DB/Results File，在弹出的计算结果输出控制面板中，选择Every substep，单击“OK”按钮。

（2）激活线性搜索(www.xing528.com)

GUI：单击Main Menu→Solution→Load Step Opts→Nonlinear→Line Search，弹出线性搜索定义面板，如图19-32所示，选择ON，单击“OK”按钮。

图19-32 线性搜索定义面板

（3）设置二分法

GUI：单击Main Menu→Solution→Load Step Opts→Nonlinear→Cutback Control，弹出二分法控制面板，如图19-33所示，设置控制的物理量为等效塑性应变（Eqv plast strain），输入限制值为0.15，单击“OK”按钮。

图19-33 二分法控制面板

（4）关闭结构瞬态效应激活热瞬态效应

GUI：单击Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Time Integration→Newmark Parameters，弹出时间积分控制面板，如图19-34所示，打开瞬态热效应，关闭瞬态结构效应，单击“OK”按钮。

图19-34 时间积分控制面板

5.求解第一个载荷

（1）定义载荷

GUI：单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Nodes，弹出拾取对话框，拾取控制节点9793，单击“OK”按钮，弹出在节点处施加位移约束面板，如图19-35所示，按照图19-35进行设置。设置完毕，单击“OK”按钮。

图19-35 在节点处施加位移约束面板

（2）定义求解时间步

GUI：单击Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Time and Substeps，弹出时间和子步选项设置面板，如图19-36所示，计算时间（TIME）输入1，子步数量（Number of substeps）输入10，载荷加载方式为斜坡加载（Ramped），打开自动时间步（ON），最大子步数为1000，最小子步数为100，其他保持默认设置，单击“OK”按钮。

图19-36 时间和子步选项设置面板

（3）开始求解

GUI：单击Main Menu→Solution→Solve→Current LS，在弹出的求解状态对话框中单击“OK”按钮，开始求解。

6.求解第二个载荷

（1）定义载荷

GUI：单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Nodes，弹出拾取对话框，拾取控制节点9793，单击“OK”按钮，弹出在节点处施加位移约束面板，如图19-37所示，按照图19-37进行设置，设置完毕，单击“OK”按钮。

图19-37 在节点处施加位移约束面板

（2）定义求解时间步

GUI：单击Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Time-Time Step，弹出时间和时间步选项设置面板，如图19-38所示，计算时间（TIME）输入6.5，时间步尺寸输入0.1，载荷加载方式为斜坡加载（Ramped），打开自动时间步（ON），最小时间步尺寸为0.001，最大时间步数为0.2，其他保持默认设置，单击“OK”按钮。

（3）开始求解

GUI：单击Main Menu→Solution→Solve→Current LS，在弹出的求解状态对话框中单击“OK”按钮，开始求解。

图19-38 时间和时间步选项设置面板

7.求解第三个载荷

（1）定义载荷

GUI：单击Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Nodes，弹出拾取对话框，拾取控制节点9793，单击“OK”按钮，弹出在节点处施加位移约束面板，如图19-37所示，选择约束方向为UY并输入对应的位移值为60.96E-03，单击“Apply”按钮，继续拾取控制节点9793，单击“OK”按钮，弹出在节点处施加位移约束面板，如图19-37所示，选择约束方向为ROTZ并输入对应的位移值为45*3.141592，单击“OK”按钮。

（2）定义求解时间步

GUI：单击Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequence→Time-Time Step，弹出时间和时间步选项设置面板，如图19-38所示，计算时间（TIME）输入6.5，时间步尺寸输入0.1，载荷加载方式为斜坡加载（Ramped），打开自动时间步（ON），最小时间步尺寸为0.001，最大时间步数为0.2，其他保持默认设置，单击“OK”按钮。

（3）开始求解

GUI：单击Main Menu→Solution→Solve→Current LS，在弹出的求解状态对话框中单击“OK”按钮，开始求解。