時間步、荷載步與荷載子步的關系是啥【轉發】

2017-09-06  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

嗯,沒想到這次我會在深夜發文。

荷載步與荷載子步一直是有限元軟件計算中兩個比較重要的概念,對于一枚初入有限元計算的同學來講,掌握和理解這個術語包含的內容至關重要。單就ANSYS來講,涉及到這塊的相關術語除了荷載步、荷載子步外,還有斜坡荷載、階躍荷載、平衡迭代等,今日水哥簡單說下荷載步與荷載子步的關系。

首先說下荷載步的概念。

荷載步是為求解而定義的一種荷載配置,可根據荷載歷程(時間和空間)在不同的荷載步內施加不同的荷載,一般來講,時間上的利用相對較多。

例如在我們比較常見的靜力分析中,我們可以將結構的自重和外部荷載分為兩步施加到結構上,也即第一步施加結構自重,第二步施加外部荷載,在這過程中,實際上就是將一個整體分析拆分成為了兩個荷載步,而這也就代表著可以實現荷載工況的組合。

再來說說荷載子步的概念。

其實我們僅僅通過字面意思就可以理解其概念,所謂荷載子步,也即在我們前面定義的荷載步中的某個求解點,當然這個過程是由程序定義荷載增量的。在不同種類的分析中,設置不同的荷載子步有不同的目的。

例如,我們在線性靜態分析或者穩態分析中,通過子步的逐漸增加荷載可以獲得增加精確的結果;在瞬態分析中,使用子步可得到較小的積分步長,以滿足瞬態時間積累法則;而在非線性分析中,通過子步數目的增加則可以明顯起到改善計算收斂困難的局面。

所以,說到這兒,大家或許就明白了,荷載步包含荷載子步,類似父與子的關系,如果再加上一個實際工況,那么他們三者的關系可以總結如下:

實際工況=荷載步+荷載步+荷載步+.......

荷載步=荷載子步+荷載子步+荷載子步+.......

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文章標題還有個時間步,那么時間步又是個啥東西呢?

簡單來講,在所有靜態和穩態分析中,不管是否與時間真實有關,ANSYS都會使用時間這個概念來跟蹤求解,也可以簡單的看為一個計數器或者跟蹤器,并且總是單調增加的。

故我們在求解設置的時候,總會出現一個命令,那就是time.(如果不手動設置,系統會有默認值)

其實這個命令起到了類型探針的效果,當我們定義了不同荷載步時,通過time這個探針可以實現對不同荷載步與子步的跟蹤效果,也即每一個荷載步和荷載子步都和唯一的時間點相對應,故而,也就有了時間步這個概念,兩個連續荷載步或者荷載子步之間的時間差我們稱之為時間步長或者時間增量。

三者對應的關系如下:

如果在將實際工況聯系起來,則關系可以按如下表示:

實際工況=荷載步(時間步)+荷載步(時間步)+荷載步(時間步)+.......

荷載步=荷載子步(時間增量)+荷載子步(時間增量)+荷載子步(時間增量)+.......

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離上次發文已將近二十天有余,本人不得不感嘆時間流逝之快。最近一直忙著項目的事兒,基本每天都是處于加班的狀況(連我喜歡的農藥也沒時間玩了)因此很少打理公眾號,很多同學在后臺發來的問題水哥也沒能有時間一一回復,在這里說聲萬分抱歉。

如果有人好奇為啥今天我會在這個時候發文,因為今晚我通宵加班了,也終于有時間更新公眾號了。

-----------2017.0731 02:00:00于軌道院。

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