ansys中荷载步的讲解

1.荷载步中荷载的处理方式

无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。

①对施加在几何模型上的荷载(如fk,sfa等)：到当前荷载步所保留的荷载都有效。如果前面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效(删除除外！)。

②对施加在有限元模型上的荷载(如f,sf,sfe,sfbeam等)：ansys缺省的荷载处理是替代方式，可用fcum,sfcum命令修改，可选择三种方式：替代(repl)、累加(add)、忽略(igno)。当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载(或覆盖)；而对于不是同一自由度的荷载(包括集中或分布荷载)，前面的和本步的都有效。当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。

特别注意的是，fcum只对在有限元模型上施加的荷载有效。

2.线性分析的荷载步

从荷载步文件(file.snn)中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而其处理与上述是相同的。由于线性分析叠加原理是成立的，或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种理解。

①每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解(荷载步是可以任意求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1)，其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况）

②后续荷载步是在前步的基础上计算的(形式上！)。以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。

不管你怎样理解，但计算结果是一样的。(Ansys是怎样求解的，得不到证实。是每次对每个荷载步进行求解，即[K]不变，而[P]是变化的，且[P]对应该荷载步的所有荷载向量呢？或是[P]对应一个增量呢？不用去管他，反正结果一样)

也有先生问，想在第N步的位移和应力的基础上，施加第N+1步的荷载，如何？对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应是可以叠加的，二是变形很小(变形大时不能采用线性分析)。

总之，线性分析是可以理解为后续步是在前步的基础上计算的(当然都基于初始构形)。

3.非线性分析时的荷载步

如下两点是要明确的：

①对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历史、或加载路径)无关。

②后续荷载步计算是在前步的基础上(以前步的构形和应力为基础)计算的。

关于①：设置荷载步，并顺序求解；设置荷载步，直接求解荷载步2；不用荷载步，直接同时施加所有荷载；使用重启动，不设荷载步，顺序求解；使用生死单元等方法，其求解结果相同。通过计算证明了荷载顺序不影响最终结果，从这里也证明了保守系统的计算结果与荷载路径无关。

关于②：虽然从file.snn比较看，除了非线性分析的设置外，几乎与线性分析的荷载步文件没有什么差别，

但如果顺序求解，则后续荷载步中用于每个子步计算的荷载=前步荷载不变+本步新施加的荷载按子步内插值。而不是在本步有效的所有荷载点点施加。

举例1：重力和预应力分为两个荷载步，在求预应力作用时，重力不变，而将预应力按

子步要求施加；所以这样计算即为考虑了重力的先作用，而预应力则在重力作用的基础上计算的。即第二荷载步中的每个子步所对应的荷载=重力+预应力总荷载/nsubst，而不是=(重力+预应力总荷载)/nsubst.

举例2：设一悬臂梁，先在1/2处作用2000为第一荷载步，且设nsubst=10,time=1；然后悬臂端再作用3000，且nsubst=20，time=2,为第二荷载步。顺序求解，则3000即在2000先作用的基础上计算的，即当time=1.6时，这时子步的荷载=2000+3000/20*(1.6-1.0)*20=3800，而不是(2000+3000) *0.6=3000。

但小弟还有一点疑问，“对于保守系统(无能量耗散)，最后结果与荷载的施加顺序(或荷载历史、或加载路径)无关”，几乎所有的书上都是这么说的。就结构工程上而言，如果在小变形、弹性状态下，那么没有疑问，确实如此！但如果在大变形的情况下（即使仍在弹性状态）呢？最后结果还与加载顺序无关吗？小弟捉摸不定！

比如一根刚性杆左端铰接并加转动弹簧约束，现在有一个来在支座左上方的拉力和一个垂直向下的压力作用在右端，拉力较小，压力很大。

分两种加载次序：1）如果拉力先作用，拉动弹簧逆时针转动了90度以上，然后压力作用，如果不改变压力的作用点，则杆躲过了压力的作用。拉杆保持那个大于90度的角度。

（如果让压力的作用跟随右端点位置的变化，ansys好像是这样做的，这样同下一个加载顺序2）比改变了加载条件，姑且也讨论一下：这样弹簧会继续转动，最终右端转到左端。）

2）压力先作用，然后拉力作用。由于压力很大，拉力较小，杆件几乎不会转动，保持原位。这个例子无疑是一个保守系统，机械能没有耗散！但由于加载顺序不同，就出现了最终位形的大大不同。

这是不是说如果出现了大变形，即使是在保守系统中，加载顺序是会影响最终的作用结果呢？

1.你的问题不是杠题，是很好的问题！实际上你说的那种情形不对，例如先斜拉，则转动过90度，然后施压，要注意在施压时必定先抵消你的向上的拉，则结构应该回来了，故不会出现仍大于90度的状态。所以与你先施压的效果是一样的。

如果我理解的不对，请你将图放上来讨论。

2.下面是一个悬臂梁的问题，有点类似于你的问题。即先用M将其转动大于90度，然后施加向下的荷载，其最后结果与加载路径无关。下面是简图和命令流。

3.对于非线性分析(保守系统)，因为分析是建立在结构变形后基础上的，其荷载的作用会随构形不同而变化，但最终的平衡位置是惟一的。越跃失稳在极值点是临界的，大于极值点越跃到另外的平衡位置，小于则在越跃前的平衡位置。

因我不属于力学高手，有些问题可能说的不够准确，见谅。

finish

/clear

l0=1000

b0=10

h0=20

/prep7

k,1

k,2,l0

l,1,2

et,1,beam3

mp,ex,1,2.0e5

mp,prxy,1,0.3

r,1,b0*h0,b0*h0*h0*h0/12,h0

lesize,all,,,20

lmesh,all

dk,1,all

/solu

outres,all,all

nlgeom,on

autots,off

time,1

nsubst,10

fk,2,mz,5000000

lswrite,1

time,2

fk,2,fy,-3000

nsubst,20

lswrite,2

lssolve,1,2,1

finish

/post1

1.保守系统和非保守系统：如果输入系统的总能量在载荷移去后复原，则为保守系统；如果能量被系统消耗，则是非保守系统。一个保守系统的分析是与过程无关的。(In help: If all energy put into a system by external loads is recovered when the loads are removed, the system is said to be conservative. If energy is dissipated by the system, the system is said to be nonconservative. An analysis of a conservative system is path independent.)

也就是说，不论过去的历史如何，只要积累到当前的变形，结构应力相同；并且在卸载后，结构将恢复到初始状态。考虑到弹性的定义，故对于弹性(线弹和非线弹)分析结构的最终变形和应力与加载次序无关。而几何非线性属于弹性范围，是故也是一样的。

2.对于真诚先生“打绳结”问题，次序对结果确是有影响的。但打结后是不能自动恢复的，恐怕这个例子不属于保守系统的范围。似乎是拓扑问题，而不是结构分析问题，呵呵。

3. 真诚先生“ANSYS可以用重启动来实现无论是静力还是动力的增量分析”一句，也对，是可以用该方法实现增量分析，但似乎重启动的真正目的不在此。因为ansys荷载步的分析就能实现“增量分析”，却为何用重启动呢？疑有杀鸡用宰牛刀之嫌。

所以我还是认为“保守系统的最终结果与加载历史无关”，并且“后续荷载步计算是在前步的基础上计算的”。如有不当，请继续指正！

1.荷载步中的荷载处理方式如上，同一自由度处的荷载(包括荷载作用点和方向呀)可替代、

累加等。

2.后续荷载步是在前荷载步的基础上进行计算的，而不仅仅是荷载子步，从上述举例中可以看出来。现在看你的例子，假如就是替代方式的50和100,不管你在荷载步文件中看到是什么，则求解时第二荷载步时，50是基础，即其后的每个子步是50+(100-50)划分的增量。To wendy:

1.对仅仅是约束不断变化的结构，其求解使用简单的荷载步是不能解决的；

2.使用初应力也不理想，因为施加上初应力后变形不符或变形相符但应力又不符了；

对于结构不变而改变约束和荷载的处理，建议如下：

1.不使用荷载步，使用系列solve求解，并且通过time识别，且不要离开solu层；

2.当你计算完第一工况后，删除原有部分约束(保证结构几何不变)，将原有部分约束处的反力施加在结构上(通过*get得到)，求解之；

3.增加新的约束，施加新的荷载，求解之；

4.最后通过post1得到结果，则每个time整时，就是当前的累加效应。

上述对于线性分析和非线性分析都是可行的。当然对于线性分析因为叠加原理可用，可采用多种方法实现这种分析，例如可各自独立求解，然后叠加，或用荷载工况处理等。

其他：

1.通过荷载步、初应力、restart等简单的做法(指不处理约束反力等)是不行的；

2.对新帖的内容不甚明白，故无法解释。

VOFFST