【ANSYS命令流】加载与求解技术（五）：面载荷（单元、线、面、转换）的施加

目录

• 面载荷的施加
• 单元荷载 在单元上施加面荷载 举个栗子 再举个栗子 在梁单元施加面荷载 在线上施加面荷载 举个栗子 在面上施加面荷载值 面荷载梯度及其加载 举个栗子 再举个栗子 表面效应单元施加面荷载 参考文献

面载荷的施加

ANSYS结构分析中的面载荷为压力，其标识符为PRES，详情参照博客面载荷（节点）的施加

单元荷载

在单元上施加面荷载

先确定面号和方向，再对该面的各节点施加荷载

SFE,ELEM,LKEY,Lab,KVAL,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4

ELEM——拟施加面荷载的单元号，也可为ALL
LKEY——与面荷载相关的控制参数缺省为1，在每个单元的帮助中有说明。
如PLANE42单元，其节点编号顺序为IJKL（逆时针），每边的编号为1-IJ，2-JK，3-KL，4-LI，则LKEY=1,2,3,4,对应相应的边
Lab——面荷载标识符，结构分析时为PRES
KVAL——当Lab为PRES时，KVAL=0或1表示VAL1~VAL4为压力的实部，KVAL=2表示VAL1-VAL4为压力的虚部
VAL1——第一个面荷载或表格边界条件名称
VAL2-VAL4——为面上节点的第2、3、4个面的荷载值，如果为空，则与VAL1相等；若为0则其他空值均为0；也可用作表格边界条件名称。

对于2D单元，可对单元的任一面（实为单元 边界 ）施加面荷载，荷载施加到该单元面的角节点上，

• SF施加单元周边面荷载较为方便，面SFE对施加单元任一边面荷载较为方便。

对于3D体单元，同样可施加不同荷载值使得该面上个节点的荷载值不等。

举个栗子

2D平面单元PLANE82

finish
/clear
/prep7
et,1,82
blc4,,,10,50			!定义单元，创建平面
esize,2
amesh,all				!划分网格
sfe,1,4,pres,,100,50	!单元1的第4个面施加压力100,50,0,0
sfe,6,4,pres,,200,40	!单元6的第4个面施加压力200,40,0,0
nsel,s,loc,x,10			!选择节点
esln,s					!选择上述节点能够确定的单元
sfe,all,2,pres,,-100	!施加所选单元的第2面压力-100(各点均为-100）
/psf,pres,norm,2,0,1	!显示荷载
allsel
eplot

再举个栗子

3D体单元SOLID95

finish
/clear
/prep7
et,1,95
blc4,,,10,10,30
esize,5
vmesh,all
/psf,pres,norm,2,0,1			!荷载显示方式为箭头
sfe,22,3,pres,,100				!单元22的第3面施加压力为100,（各点均为100） 
sfe,22,6,pres,,100,110,120,130	!单元22的第6面施加压力	
sfelist

在梁单元施加面荷载

SFEBEAM,ELEM,LKEY,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2J,IOFFET,JOFFST

该 命令 是梁单元施加单元荷载的位移命令，施加到梁单元线上的荷载不能转移到 有限元 模型中。

在线上施加面荷载

SFL,LINE,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2J

LINE——拟施加荷载的线号，ALL或元件名
Lab——荷载标识符，结构分析为PRES
VALI——线始端关键点处的面荷载值，可为表格边界条件的表格名
VALJ——线末端关键点处的面荷载值，可为表格边界条件的表格名
VAL2I，VAL2J——复数输入时的虚部

该命令仅对2D面单元的边界、轴对称单元本身、壳单元边界有效，对3D实体单元的线无效。

2D面单元上输入的面荷载为力/面积，壳单元上输入的面荷载值为力/长度

举个栗子

finish
/clear
/prep7
et,1,82
blc4,,,10,30  		! 创建面
esize,5
amesh,all
/psf,pres,norm,2	! 设置荷载显示方式为箭头
sfl,4,pres,10,60	! 在线4上施加线性分布荷载
sfl,2,pres,60		! 在线2上施加均布荷载
sftran				! 将荷载转换到有限元模型上
eplot

在面上施加面荷载值

该命令对壳单元和3D体单元的面施加法向面荷载，对2D单元无效。

SFA,AERA,LKEY,Lab,VALUE,VALUE2

AREA——拟施加面荷载的面号
LKEY——荷载施加的面号
面为体单元的表面，LKEY将被忽略
对于壳单元，LKEY可取1或2
VALUE——面荷载值，可为表格名称
VALUE2——对结构分析无意义

面荷载梯度及其加载

当采用SFGRAD命令定义荷载梯度后，使用SF和 SFA 命令施加线性分布荷载比较方便，如静水压力、圆柱体分布压力。

举个栗子

利用荷载梯度在直角坐标系下的施加方法

finish
/clear
/prep7
et,1,82
blc4,,,10,60
esize,2
amesh,all
/psf,pres,norm,2
sfgrad,pres,,y,0,-5  	! 定义荷载梯度，SLZER=0，沿Y正方向递减5单位/长度
nsel,s,loc,x,0
nsel,r,loc,y,0,40		! 选择X=0，且Y=0-40的节点群
sf,all,pres,600			! 对节点群施加面荷载，基值（Y=SLZER=0处）为600
! 上述荷载施加结果：Y=0处为600，Y=40处为400
sfgrad,pres,,y,30,-20
nsel,s,loc,x,10
sf,all,pres,0
allsel
eplot

再举个栗子

利用荷载梯度在柱坐标系下的施加方法

finish
/clear
/prep7
csys,1
k,1,10,-90
k,2,10,90
k,3,10,90,30
l,1,2
l,2,3
adrag,1,,,,,,2
ldele,2,,,1
numcmp,all
et,1,63
esize,2
amesh,all
sfgrad,pres,1,y,-90,1
sfa,all,2,pres,400
sftran
/psf,pres,norm,2	! 设置荷载显示方式为箭头
eplot	

表面效应单元施加面荷载

如面的切向荷载或其他非法向面荷载等，此时可使用表面效应单元覆盖所要施加荷载的表面，并用这些单元作为管道施加所需荷载。

如2D面单元和3D面单元可分别使用SURF153单元和SURF154单元。

参考文献

【1】ANSYS 工程结构 数值分析

   【2】ANSYS 参数化编程 与命令手册

ANSYSCodeANSYS、abaqus等平台的仿真分析及ACT扩展

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