4.4 设定载荷步选项
载荷步选项（Load step options）是各选项的总称，这些选项用于在求解选项中及其他选项（如输出控制、阻尼特性和响应频谱数据）中控制如何使用载荷。载荷步选项随载荷步的不同而异。有6种类型的载荷步选项。
通用选项。
动态选项。
非线性选项。
输出控制。
Biot-Savart选项。
谱选项。
4.4.1 通用选项
通用选项包括瞬态或静态分析中载荷步结束的时间，子步数或时间步大小，载荷阶跃或递增，以及热应力计算的参考温度。以下是对每个选项的简要说明。
1．时间选项
TIME命令用于指定在瞬态或静态分析中载荷步结束的时间。在瞬态或其他与速率有关的分析中，TIME命令指定实际的、按年月顺序的时间，且要求指定时间值。在与非速率无关的分析中，时间作为跟踪参数。在ANSYS分析中，决不能将时间设置为0。如果执行TIME,0或TIME, <空>命令，或者根本就没有发出TIME命令，ANSYS使用默认时间值；第一个载荷步为1.0，其他载荷步为1.0加前一个时间。要在0时间开始分析，如在瞬态分析中，应指定一个非常小的值，如TIME,1E-6。
2．子步数与时间步大小
对于非线性或瞬态分析，要指定一个载荷步中需要的子步数。指定子步的方法如下。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Time/Frequenc > Time
& Time Step。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Sol'n Control。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Time/Frequenc > Time & Time Step。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Time/Frequenc > Time & Time Step。
命令：DELTIM。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Time/Frequenc > Freq
& Substeps。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Sol'n Control。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Time/Frequenc > Freq & Substeps。
GUI:Main Menu > Solution > Unabridged Menu > Time/Frequenc > Freq & Substeps。
命令：NSUBST。
NSUBST命令指定子步数，DELTIM命令指定时间步的大小。在默认情况下，ANSYS程序在每个载荷步中使用一个子步。
3．时间步自动阶跃
AUTOTS命令激活时间步自动阶跃。等价的GUI路径如下。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Time/Frequenc > Time
& Time Step。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Sol'n Control。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Time/Frequenc > Time & Time Step。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Time/Frequenc > Time & Time Step。
在时间步自动阶跃时，根据结构或构件对施加载荷的响应，程序计算每个子步结束时最优的时间步。在非线性静态或稳态分析中使用时，AUTOTS命令确定了子步之间载荷增量的大小。
4．阶跃或递增载荷
在一个载荷步中指定多个子步时，需要指明载荷是逐渐递增还是阶跃形式。KBC命令用于此目的：KBC,0指明载荷是逐渐递增；KBC,1指明载荷是阶跃载荷。默认值取决于分析的学科和分析类型（与KBC命令等价的GUI路径和与DELTIM和NSUBST命令等价的GUI路径相同）。
关于阶跃载荷和逐渐递增载荷的几点说明：
（1）如果指定阶跃载荷，程序按相同的方式处理所有载荷（约束、集中载荷、表面载荷、体积载荷和惯性载荷）。根据情况，阶跃施加、阶跃改变或阶跃移去这些载荷。
（2）如果指定逐渐递增载荷，那么：
在第一个载荷步施加的所有载荷，除了薄膜系数外，都是逐渐递增的（根据载荷的类型，从0或从BFUNIF命令或其等价的GUI路径所指定的值逐渐变化，参见表4-13）。薄膜系数是阶跃施加的。
表4-13 不同条件下逐渐变化载荷（KBC=0）的处理
注意：阶跃与线性加载不适用于温度相关的薄膜系数（在对流命令中，作为N输入），总是以温度函数所确定的值大小施加温度相关的薄膜系数。
在随后的载荷步中，所有载荷的变化都是从先前的值开始逐渐变化。
注意：在全谐波（ANTYPE, HARM和HROPT, FULL）分析中，表面载荷和体积载荷的逐渐变化与在第一个载荷步中的变化相同，且不是从先前的值开始逐渐变化，但是PLANE2、SOLID45、SOLID92和SOLID95是从之前的值开始逐渐变化的。
在随后的载荷步中新引入的所有载荷是逐渐变化的（根据载荷的类型，从0或从BFUNIF命令所指定的值逐渐递增，参见表4-13）。
在随后的载荷步中被删除的所有载荷，除了体积载荷和惯性载荷外，都是阶跃移去的。体积载荷逐渐递增到BFUNIF命令所指定的值，不能被删除而只能被设置为0的惯性载荷，则逐渐变化到0。
在相同的载荷步中，不应删除或重新指定载荷。在这种情况下，逐渐变化不会按用户所期望的方式发挥作用。
注意：
（1）对惯性载荷，其本身是线性变化的，因此，产生的力在该载荷步上是二次变化。
（2）TUNIF命令在所有节点指定一均布温度。
（3）在这种情况下，使用的TUNIF或BFUNIF值是之前载荷步的值，而不是当前值。
（4）总是以温度函数所确定的值的大小施加温度相关的膜层散热系数，而不论KBC的设置如何。
（5）BFUNIF命令仅是TUNIF命令的一个同类形式，用于在所有节点指定一均布体积载荷。
5．其他通用选项
还可以指定下列通用选项。
（1）热应力计算的参考温度，其默认值为0°。指定该温度的方法如下。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Other > Reference Temp。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Settings > Reference
Temp。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Other > Reference Temp。
GUI:Main Menu > Solution > Define Loads > Settings > Reference Temp。
命令：TREF。
（2）对每个解（即每个平衡迭代）是否需要一个新的三角矩阵，仅在静态（稳态）分析或瞬态分析中，使用下列方法之一，可用一个新的三角矩阵。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Other > Reuse Tri Matrix。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Other > Reuse Tri Matrix。
命令：KUSE。
默认情况下，程序根据DOF约束的变化、温度相关材料的特性，以及New-Raphson选项确定是否需要一个新的三角矩阵。如果KUSE设置为1，程序再次使用之前的三角矩阵。在重新开始过程中，该设置非常有用：对附加的载荷步，如果要重新进行分析，而且知道所存在的三角矩阵（在文件Jobname.TRI中）可再次使用，通过将KUSE设置为1，可节省大量的计算时机。KUSE, -1命令迫使在每个平衡迭代中三角矩阵再次用公式表示。在分析中很少使用它，主要用于调试中。
（3）模式数（沿周边谐波数）和谐波分量是关于全局X坐标轴对称还是反对称。当使用反对称协调单元（反对称单元采用非反对称加载）时，载荷被指定为一系列谐波分量（傅里叶级数）。要指定模式数，使用下列方法之一。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Other > For Harmonic Ele。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Other > For Harmonic Ele Main Menu >
Solution > Load Step Opts > Other > For Harmonic Ele。
命令：MODE。
（4）在4-D磁场分析中所使用的标量磁势公式的类型，通过下列方法之一指定。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Magnetics > potential
formulation method。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Magnetics > potential formulation
method。
命令：MAGOPT。
（5）在缩减分析的扩展过程中，扩展的求解类型通过下列方法之一指定。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > ExpansionPass > Single
Expand > Range of Solu's。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > ExpansionPass > Single Expand >
Range of Solu's。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > ExpansionPass > Single
Expand > By Load Step。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > ExpansionPass > Single
Expand > By Time/Freq。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > ExpansionPass > Single Expand >
By Load Step。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > ExpansionPass > Single Expand >
By Time/Freq。
命令：NUMEXP, EXPSOL。
4.4.2 动力学分析选项
动力学分析选项主要用于动态和其他瞬态分析的选项，如表4-14所示。
表4-14 动态和其他瞬态分析命令
4.4.3 非线性选项
非线性选项主要是用于非线性分析的选项，如表4-15所示。
表4-15 非线性分析命令
4.4.4 输出控制
输出控制用于控制分析输出的数量和特性，有两个基本输出控制，如表4-16所示。
表4-16 输出控制命令
下面说明了OUTERS和OUTPR命令的使用方法。
OUTRES, ALL,5 ！写入所有数据：每到第5子步写入数据
OUTPR, NSOL, LAST ！仅打印最后子步的节点解
可以发出一系列OUTER和OUTERS命令（达50个命令组合）以精确控制解的输出。但必须注意命令发出的顺序很重要。例如，以下命令把每到第10子步的所有数据和第5子步的节点解数据写入数据库和结果文件中。
OUTRES, ALL,10
OUTRES, NSOL,5
如果颠倒命令的顺序（如下所示），那么第二个命令优先于第一个命令，使每到第10子步的所有数据被写入数据库和结果文件中，而每到第5子步的节点解数据则未被写入数据库和结果文件中。
OUTRES, NSOL,5
OUTRES, ALL,10
注意：程序在默认情况下输出的单元解数据取决于分析类型。要限制输出的解数据，使用OUTRES有选择地抑制（FREQ=NONE）解数据的输出，或首先抑制所有解数据（OUTRES、ALL、NONE）的输出，然后通过随后的OUTRES命令有选择地打开数据的输出。
第三个输出控制命令ERESX允许用户在后处理中观察单元积分点的值。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Output Ctrls >
Integration Pt。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Output Ctrls > Integration Pt。
命令：ERESX。
默认情况下，对材料非线性（例如，非0塑性变形）以外的所有单元，ANSYS程序使用外推法并根据积分点的数值计算在后处理中观察的节点结果。通过执行ERESX, NO命令，可以关闭外推法，相反，将积分点的值复制到节点，使这些值在后处理中可用。另一个选项ERESX, YES，迫使所有单元都使用外推法，而不论单元是否具有材料非线性。
4.4.5 Biot-Savart选项
用于Biot-Savart（磁场分析）的选项有两个命令，如表4-17所示。
表4-17 Biot-Savart命令
4.4.6 谱分析选项
这类选项中有许多命令，所有命令都用于指定响应谱数据和功率谱密度（PSD）数据。在频谱分析中，使用这些命令时可参见帮助文件中的ANSYS Structural Analysis Guide说明。
4.4.7 创建多载荷步文件
所有载荷和载荷步选项一起构成了一个载荷步，程序用其计算该载荷步的解。如果有多个载荷步，可将每个载荷步存入一个文件，调入该载荷步文件，并从文件中读取数据求解。
LSWRITE命令写载荷步文件（每个载荷步一个文件，以Jobname.S01、Jobname.S02和Jobname.S03等识别），使用以下方法之一。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Write LS File。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Write LS File。
命令：LSWRITE。
所有载荷步文件写入后，可以使用命令在文件中顺序读取数据，并求得每个载荷步的解。下面所示的命令组定义多个载荷步。
/SOLU ！输入Solution
0
！载荷步1：
D, ... ！载荷
SF, ...
...
NSUBST, ... ！载荷步选项
KBC, ...
OUTRES, ...
OUTPR, ...
...
LSWRITE ！写入载荷步文件Jobname.S01
！
！载荷步2：
D, ... ！载荷
SF, ...
...
NSUBST, ... ！载荷步选项
KBC, ...
OUTRES, ...
OUTPR, ...
...
LSWRITE ！写入载荷步文件Jobname.S02
...
关于载荷步文件的几点说明如下。
载荷步数据根据ANSYS命令被写入文件。
LSWRITE命令不捕捉实常数（R）或材料特性（MP）的变化。
LSWRITE命令自动地将实体模型载荷转换到有限元模型，因此所有载荷按有限元载荷命令的形式被写入文件。特殊的是，表面载荷总是按SFE（或SFBEAM）命令的形式被写入文件，而不论载荷是如何施加的。
要修改载荷步文件序号为N的数据，执行命令LSREAD, n在文件中读取数据，做所需的改动，然后执行LSWRITE, n命令（将覆盖序号为N的旧文件）。还可以使用系统编辑器直接编辑载荷步文件，但这种方法一般不推荐使用。与LSREAD命令等价的GUI菜单路径如下。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Load Step Opts > Read LS File。
GUI:Main Menu > Solution > Load Step Opts > Read LS File。
LSDELE命令允许用户从ANSYS程序中删除载荷步文件。与LSDELE命令等价的GUI菜单路径如下。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Operate > Delete LS Files。
GUI:Main Menu > Solution > Define Loads > Operate > Delete LS Files。
与载荷步相关的另一个有用的命令是LSCLEAR，该命令允许用户删除所有载荷，并将所有载荷步选项重新设置为其默认值。例如，在读取载荷步文件进行修改前，可以使用它“清除”所有载荷步数据。与LSCLEAR命令等价的GUI菜单路径如下。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Delete > All Load Data >
data type。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Reset Options。
GUI:Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Settings > Replace vs
Add。
GUI:Main Menu > Solution > Reset Options。
GUI:Main Menu > Solution > Define Loads > Settings > Replace vs Add > Reset
Factors。