分布载荷可以这样施加

wangmashal

ANSYS分布载荷的一种加载方法
摘要
本文结合需要在曲轴轴颈上施加分布载荷，以进行更精确的有限元分析，针对ANSYS软件提出了一种加载方法。
Abstract

1 分布载荷
分布载荷——沿轴颈轴线呈抛物线分布、沿轴颈圆周方向120°角范围内按余弦规律分布的载荷。分布载荷按以下方法确定。
(a) 沿轴颈轴线方向载荷分布函数
  
图1 分布载荷示意图
根据图1所示，设压力分布曲线的方程为：
                                                 (1)
式中  x表示轴向坐标，qx表示轴颈表面上各点分布载荷函数。
设轴向受力长度为2L，将x=L，-L代入上式得
                                                   (2)
                                                   (3)
当x=0时即在轴中央的位置，qx为最大分布载荷qmax，所以 。代入式（2），（3）得   b=0，
又      


式中  ds=Rdθ, 为作用在轴颈上的总载荷，R为轴颈半径，S表示周向长度。
因为    ，代入上式得
         
由此可得   ，则

（b）沿轴颈圆周方向载荷分布函数

式中 x= - L～L；θ =- 60°～60°。
根据以上计算压力分布的公式，可以求出各个离散单元的受力，然后将其分配到各个节点上，从而得到等效节点边界载荷。
2 加载方法
施加分布载荷是进行曲轴有限元分析的重要步骤，曲轴轴颈上的载荷是变化的，而且不均匀，这给曲轴上分布载荷的施加带来了很大的不便。分布载荷施加到轴颈表面节点上，当节点不多时，可以手动施加；当节点很多时，手动施加将非常烦琐且容易出错。为了解决这一问题，经过长时间的摸索，发现采用程序加载的方法方便可行，这一方法也适用于整体曲轴在真实载荷以及分布载荷边界条件下的应力计算。其具体步骤如下：
轴颈上的分布载荷通过在单元节点上施加压力实现，假设通过计算得轴颈上节点油膜压力p (MPa) 如表3-1所示，表中第一列和第一行是油膜压力的编号，以方便程序调用。

表3-1  节点上的油膜压力
0   1       2       3        4       5        6       7        8        9        10       11
1   0       0       0        0       0        0       0        0        0         0       0
2  7.0111e-4 1.2974e-3 1.7778e-3 2.1337e-3 2.3579e-3 2.4447e-3 2.3898e-3 2.1911e-3 1.8484e-3 1.3643e-3  7.4478e-4
3  1.4473e-3 2.6721e-3 3.6561e-3 4.3835e-3 4.8403e-3 5.0155e-3 4.9009e-3 4.4924e-3 3.7901e-3 2.7992e-3  1.5302e-3
4  2.2564e-3 4.1609e-3 5.6883e-3 6.8150e-3 7.5208e-3 7.7892e-3 7.6085e-3 6.9727e-3 5.8823e-3 4.3451e-3  2.3765e-3
5  3.1532e-3 5.8110e-3 7.9393e-3 9.5070e-3 1.0487e-2 1.0857e-2 1.0602e-2 9.7135e-3 8.1934e-3 6.0522e-3  3.3107e-3
6  4.1699e-3 7.6811e-3 1.0490e-2 1.2557e-2 1.3846e-2 1.4330e-2 1.3989e-2 1.2814e-2 1.0807e-2 7.9822e-3  4.3664e-3
7  5.3470e-3 9.8463e-3 1.3443e-2 1.6086e-2 1.7732e-2 1.8347e-2 1.7906e-2 1.6399e-2 1.3828e-2 1.0212e-2  5.5860e-3
8  6.7372e-3 1.2403e-2 1.6928e-2 2.0251e-2 2.2317e-2 2.3085e-2 2.2526e-2 2.0626e-2 1.7390e-2 1.2841e-2  7.0234e-3
9  8.4089e-3 1.5476e-2 2.1117e-2 2.5255e-2 2.7825e-2 2.8776e-2 2.8072e-2 2.5699e-2 2.1664e-2 1.5995e-2  8.7477e-3

把节点上的油膜压力编成一个数组。命令是utility menu->parameters->array parameters->define/edit，弹出对话框如图3-3，点击Add，出现对话框添加新数组（图3-4，其中ww是数组名），定义数组的类型与大小。然后执行命令utility menu->parameters->array parameters->read from file，弹出对话框如图3-5，选中Table，点OK，出现图3-6，选择需要读取的数据文件ww.lsw，点击OK即可。读取的数据文件是上面的各节点油膜压力。查看数组中的参数（见图3-7，图中参数未全部显示），确信数组中的参数没有问题时，就可以从此数组中读取油膜压力值加在轴颈的对应节点上。
  
图3-3 定义数组参数对话框 图3-4 定义参数对话框
  
图3-5 选择读取参数类型对话框 图3-6 选择读取数据文件对话框

图3-7 数组中压力数据
为方便加载，采用ANSYS中的参数设计语言，编制命令流文件。下面是一条在单元表面的四节点上加载压力的命令：
FLST,2,1,2,ORDE,1   
FITEM,2,1   
SFE,P51X,4,PRES, ,ww(1,1),ww(1,2),ww(2,1),ww(2,2)
所有需要加载的单元都可用这样的命令形式加载，把所有的命令编成一个文件，采用ANSYS的菜单utility menu->file->read input from来读取命令流文件。当采用相同的模型进行不同的工况计算时，只需要把所计算的油膜压力读入数组，其他的步骤不变化，这对于采用真实载荷以及分布载荷边界条件计算曲轴应力是非常方便的。
3 结论
该方法方便可行，是一种比较有效而且实用

wangmashal

图在附件中

wangmashal

图在附件中2

wangmashal

图在附件中-3

mero20

好实用啊，感谢楼主

mero20

按照函数加载该如何做呢？

tonystaff28

非常感谢！

beier

谢谢 :)

xiaoshizi05

好实用啊，感谢楼主

yuwenyan1985

很好，谢谢你的帮助。

zhanghong130

感谢楼主的帮助。

slwqkz

十分感谢！

raineryoung

看不到原型图？小小的瑕疵哦

yinsg

附件下载不下来？

qxlwg

咋个搞起的哟 怎么不能下载了

perfect200

文件已经不能下载了啊，怎么回事，有图才比较明白

yapuma

非常感谢分享，支持你

for-mar

据一位NB的教授说，这种加载方法是简化方法，实际并非按余弦规律，也有人提出是双峰形状的，左右各一个载荷峰值，中间的分布载荷比两边要低一些，就像两座山中间一条浅谷一样。

ggd3015

用函数加载应该怎么做呢！期待高人指点！

2208001017

楼主这个已经不错了，函数加载就是难，我也在弄