ANSYS惯性释放的分析方法

　本文介绍了ANSYS做惯性释放分析的相关方法。

　　通常我们做线性静力分析需要保证结构没有刚体位移，否则求解器没有办法计算。但是很多分析，例如飞机在飞行时,轮船在航行时，要想计算结构上的应力分布，需要采用惯性释放(inertia relief)，在结构上施加一个虚假的约束反力来保证结构上合力的平衡。

　　惯性释放是MSC.NASTRAN或ANSYS中的一个高级应用，允许对完全无约束的结构进行静力分析。简单地说就是用结构的惯性(质量)力来平衡外力。尽管结构没有约束，分析时仍假设其处于一种“静态”的平衡状态。采用惯性释放功能进行静力分析时，只需要对一个节点进行6个自由度的约束(虚支座)。针对该支座，程序首先计算在外力作用下每个节点在每个方向上的加速度，然后将加速度转化为惯性力反向施加到每个节点上，由此构造一个平衡的力系(支座反力等于零)。求解得到的位移描述所有节点相对于该支座的相对运动。

　　当结构上承受一系列载荷作用时，ANSYS提供的惯性释放的功能可计算结构与所承受载荷平衡所需要的加速度，此时结构上的位移约束只能约束刚体运动，且计算的约束点上的反力应为零。

　　因为加速度是根据单元质量矩阵和所施加载荷计算的，包括平移和旋转加速度，所以输入数据中一定要有材料密度。下面为一小例子：

　　fini

　　/clear,start

　　/prep7

　　et,1,45

　　mp,ex,1,2e9

　　mp,dens,1,7000

　　mp,nuxy,1,0.3

　　!blc5,,,1,1,1

　　blc4,,,1,1,1

　　esize,0.2

　　vmesh,1

　　asel,s,loc,z,0

　　sfa,all,1,pres,100

　　!asel,s,loc,x,-0.5

　　asel,s,loc,x,

　　da,all,ux,

　　!asel,s,loc,y,-0.5

　　asel,s,loc,y,

　　da,all,uy,

　　asel,all

　　irlf,1

　　/solu

　　solve

　　irlist

　　当结构上承受一系列载荷作用时，ANSYS提供的惯性释放的功能可计算结构与所承受载荷平衡所需要的加速度，此时结构上的位移约束只能约束刚体运动，且计算的约束点上的反力应为零。

　　因为加速度是根据单元质量矩阵和所施加载荷计算的，包括平移和旋转加速度，所以输入数据中一定要有材料密度。下面为一小例子：

　　fini

　　/clear,start

　　/prep7

　　et,1,45

　　mp,ex,1,2e9

　　mp,dens,1,7000

　　mp,nuxy,0.3

　　!blc5,,,1,1,1

　　blc4,,,1,1,1

　　esize,0.2

　　vmesh,1

　　asel,s,loc,z,0

　　sfa,all,1,pres,100

　　!asel,s,loc,x,-0.5

　　asel,s,loc,x,

　　da,all,ux,

　　!asel,s,loc,y,-0.5

　　asel,s,loc,y,

　　da,all,uy,

　　asel,all

　　irlf,1

　　/solu

　　solve

　　irlist

　　利用质量释放提取重心坐标：

　　finish

　　/clear

　　/prep7

　　block,,10,,20,,50

　　block,,10,,20,50,100

　　et,1,186

　　mp,ex,1,210e3

　　mp,prxy,1,0.3

　　mp,dens,1,7.85e-9

　　mp,ex,2,4200e3

　　mp,prxy,2,0.3

　　mp,dens,2,9.30e-9

　　lesize,all,5

　　vatt,1

　　vmesh,1

　　vatt,2

　　vmesh,2

　　IRLF,1

　　/solu

　　!nsel,s,loc,y,0

　　!d,all,all

　　nsel,s,loc,y,20

　　!f,all,fx,-1

　　!f,all,fy,-1

　　!f,all,fz,-1

　　allsel,all

　　solve

　　*get,xx,elem,0,mc,x

　　*get,yy,elem,0,mc,y

　　*get,zz,elem,0,mc,z