本文介紹了ANSYS做慣性釋放分析的相關(guān)方法。

　　通常我們做線性靜力分析需要保證結(jié)構(gòu)沒(méi)有剛體位移，否則求解器沒(méi)有辦法計(jì)算。但是很多分析，例如飛機(jī)在飛行時(shí),輪船在航行時(shí)，要想計(jì)算結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力分布，需要采用慣性釋放(inertia relief)，在結(jié)構(gòu)上施加一個(gè)虛假的約束反力來(lái)保證結(jié)構(gòu)上合力的平衡。

　　慣性釋放是MSC.NASTRAN或ANSYS中的一個(gè)高級(jí)應(yīng)用，允許對(duì)完全無(wú)約束的結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是用結(jié)構(gòu)的慣性(質(zhì)量)力來(lái)平衡外力。盡管結(jié)構(gòu)沒(méi)有約束，分析時(shí)仍假設(shè)其處于一種“靜態(tài)”的平衡狀態(tài)。采用慣性釋放功能進(jìn)行靜力分析時(shí)，只需要對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行6個(gè)自由度的約束(虛支座)。針對(duì)該支座，程序首先計(jì)算在外力作用下每個(gè)節(jié)點(diǎn)在每個(gè)方向上的加速度，然后將加速度轉(zhuǎn)化為慣性力反向施加到每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，由此構(gòu)造一個(gè)平衡的力系(支座反力等于零)。求解得到的位移描述所有節(jié)點(diǎn)相對(duì)于該支座的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

　　當(dāng)結(jié)構(gòu)上承受一系列載荷作用時(shí)，ANSYS提供的慣性釋放的功能可計(jì)算結(jié)構(gòu)與所承受載荷平衡所需要的加速度，此時(shí)結(jié)構(gòu)上的位移約束只能約束剛體運(yùn)動(dòng)，且計(jì)算的約束點(diǎn)上的反力應(yīng)為零。

　　因?yàn)榧铀俣仁歉鶕?jù)單元質(zhì)量矩陣和所施加載荷計(jì)算的，包括平移和旋轉(zhuǎn)加速度，所以輸入數(shù)據(jù)中一定要有材料密度。下面為一小例子：

　　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

　　當(dāng)結(jié)構(gòu)上承受一系列載荷作用時(shí)，ANSYS提供的慣性釋放的功能可計(jì)算結(jié)構(gòu)與所承受載荷平衡所需要的加速度，此時(shí)結(jié)構(gòu)上的位移約束只能約束剛體運(yùn)動(dòng)，且計(jì)算的約束點(diǎn)上的反力應(yīng)為零。

　　因?yàn)榧铀俣仁歉鶕?jù)單元質(zhì)量矩陣和所施加載荷計(jì)算的，包括平移和旋轉(zhuǎn)加速度，所以輸入數(shù)據(jù)中一定要有材料密度。下面為一小例子：

　　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

　　利用質(zhì)量釋放提取重心坐標(biāo)：

　　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