施加荷方式分类及应用场景分析

在ANSYS中，载荷施加方式有两种：将载荷施加到实体模型（关键点、线和面）上；将载荷施加到有限元节点和单元上，如图4-1所示。无论怎样指定载荷，求解器期望所有载荷应依据有限元模型，因此如果将载荷施加于实体模型，在开始求解时，程序自动将这些载荷转换到所属的节点和单元上。

图4-1 施加载荷方式

1.实体模型加载方式

（1）优点

1）实体模型载荷独立于有限元网格。即改变单元网格而不影响施加的载荷，这就使得更改网格并进行网格敏感性研究时不必每次重新施加载荷。

2）与有限元模型相比，实体模型通常包括较少的实体，因此，选择实体模型的实体并在这些实体上施加载荷要容易得多，尤其是通过图形拾取时。

（2）缺点

1）ANSYS软件的网格划分命令生成的单元处于当前激活的单元坐标系中，网格划分命令生成的节点使用全局笛卡儿坐标系。因此，实体模型和有限元模型可能具有不同的坐标系和加载方向。

2）在简化分析中，实体模型很不方便。此时，载荷施加于主自由度（主自由度仅能在节点而不能在关键点定义）。(www.xing528.com)

3）施加关键点约束很棘手，尤其是当约束扩展选项被使用时（扩展选项允许将一约束特性扩展到通过一条直线连接的关键点之间的所有节点上）。

4）不能显示所有实体模型载荷。

2.有限元模型加载方式

（1）优点

1）在简化分析中不会产生问题，因为它可将载荷直接施加在主节点上。

2）不必担心约束扩展，可简单地选择所有所需节点，并指定适当的约束。

（2）缺点

1）任何有限元网格的修改都使载荷无效，因此需要删除先前的载荷并在新网格上重新施加载荷。

2）不便使用图形拾取施加载荷，除非模型仅包含几个节点或单元。