3.1.2  载荷步、子步与平衡迭代

确定载荷的种类后，如何在ANSYS中描述一个载荷的加载过程？这就需要了解载荷步、子步以及平衡迭代的相关知识。

载荷步是指为了获得解答所施加的载荷所作的相关配置。在线性静态或稳态分析中，可以使用不同的载荷步施加不同的载荷组合。在瞬态分析中，多个载荷步会加到载荷历程曲线的不同区段。

ANSYS程序将为第一个载荷步选择的单元用于随后的载荷步，而不论用户为随后的载荷步指定哪个单元组。

图3.1显示了一个需要3个载荷步的载荷历程曲线：第一个载荷步用于线性载荷，第二个载荷步用于不变载荷，第三个载荷步用于卸载。载荷值在载荷步的结束点达到全值（指定的值）。

不同载荷步通常施加同样类型的载荷，只是载荷类型的大小有所不同。但在一些多场耦合分析中，也可以施加不同类型的载荷。

子步（Sub Step）为载荷步中进行求解的点（由程序定义载荷增量）。由于不同的原因，有时需要使用载荷子步。在非线性静态或稳态分析中，使用子步逐渐施加载荷以获得精确解；在线性或非线性瞬态分析中，使用子步是为了满足瞬态时间累积法则（为获得精确解，通常规定一个最小累积时间步长）；在谐波分析中，使用子步可获得谐波频率范围内多个频率处的解。

平衡迭代是在给定子步下为了收敛而进行的附加计算。在非线性分析中，平衡迭代作为一种迭代修正，具有重要作用，迭代计算多次收敛后得到该载荷子步的解。例如，对二维非线性静态磁场分析，未获得精确解时，通常使用两个载荷步，如图3.2所示。第一个载荷步，载荷逐渐加到5~10个子步以上，每个子步仅用一个平衡迭代；第二个载荷步，得到最终收敛解，且仅有一个使用15~25次平衡迭代的子步。