光学镜头光机热耦合仿真分析流程

根据应用场景，正确施加载荷和约束边界条件是进行有限元分析的关键步骤。上篇文章详细介绍了ANSYS Workbench常用约束类型。本篇文章将详细介绍ANSYS Workbench的主要载荷类型，如下图所示。ANSYS Workbench载荷类型1.Force集中力。Loads—>Force，作用在点、线、面上，均匀的分布在所有面上。可以矢量或分量的形式定义，输入数值大小，确定作用方向。2.Pressure压力。Loads—> Pressure，只能作用在面上，方向通常垂直于面，指向面内为正，反之为负。可以矢量或分量的形式定义，输入数值大小和方向。3.Line Pressure线压力。Loads—> Line Pressure，以载荷密度的形式均布作用在边线上，输入数值大小和方向。只能用于三维模拟中。可以用三种方式定义：幅值和向量、幅值和分量、幅值和切向。4.Moment力矩。Loads—> Moment，施加在点、线、面上。对于实体，力矩只能施加到面上。施加在面上的力矩，力矩的旋转中心为所选面的几何形心。如果选择多个面，力矩均布在多个面上。遵守右手螺旋法则，可以矢量或分量的形式定义，输入数值大小，确定力矩方向。5.Reomote Force远程载荷。Loads—>Reomote Force，施加在点、线、面上，相当于给点、线、面施加一个等效力或等效力矩。可以用矢量或分量的形式定义，输入数值，确定方向和作用点（一般默认）。大质量法中将加速度激励乘以节点质量，得到惯性力，施加在节点上。6.Hydrostatic Pressure静水压力。Loads—>Hydrostatic Pressure，在面上施加一个线性变化的压力，模拟结构上的流体载荷。可以分量或矢量的形式定义，输入数值，确定方向。另外，施加静水压力，需要设置流体密度、重力加速度和流体液面位置。静水压力设置界面7.Acceleration加速度。Inertial—> Acceleration，施加在整个模型上。可以用矢量或分量的形式表示，输入数值，确定方向。惯性载荷，必须设置材料密度。加速度经常用于计算过载，动态静强度分析时，利用达朗贝尔法将动载荷变成静载荷，也就是施加一个和加速度方向相反的惯性力。注意：加速度施加在系统上，惯性将阻碍系统的速度变化，因此惯性力的方向与加速度方向相反。8.StandardEarth Gravity重力加速度。Inertial—> Standard Earth Gravity，施加在整个模型上，方向定义为整体或局部坐标系的一个坐标轴方向。惯性载荷，必须设置材料密度，物体运动方向与重力加速度的方向相同。9.RotationalVelocity角速度。Inertial—> Rotational Velocity，作用在旋转轴、圆孔、圆柱的表面。惯性载荷，必须设置材料密度。整个模型以给定的速率绕轴转动。以分量或矢量的形式定义，输入数值，确定方向。10.Thermal Condition热条件。Loads—>Thermal Condition，可以施加在点、线、面、体上，插入温度边界条件（前提是知道系统的温度分布情况）。使用热条件进行热固耦合分析时，需确认模型材料是否定义了热膨胀系数。11.Bolt Pretension螺栓预紧力。Loads—> Bolt Pretension，选择螺栓的圆柱面、单个体或多个体上，设置Define By为Load和预紧力Preload。给圆柱形截面上施加预紧力以模拟螺栓连接，需要指定一个坐标系，预紧力作用在该坐标系的原点，且方向沿轴向收缩。求解时，自动生成两个载荷步。螺栓预紧力设置界面12.Bearing Load轴承载荷。Loads—>Bearing Load，作用在圆柱内表面或外表面，用于模拟轴与孔接触面上存在法向(径向)压力的作用。以矢量或分量的形式定义，输入数值大小，确定载荷方向。其径向分量将根据投影面积来分布压力载荷，不允许存在轴向分量。每个圆柱面上只能施加一个轴承载荷。注意：若圆柱面被分割为多个面，施加轴承载荷时要同时选中所有面。来源：纵横CAE