5.2.5  设置边界条件

5.2.5 设置边界条件

边界条件包括载荷和支撑,下面对它们的使用方法进行介绍。

1.施加对象选择

可以通过两种方式对施加对象进行选择,如图5-47所示。

图示

图5-47施加对象选择方式

➢几何模型选取(Geometry Selection):选取图形窗口的几何模型。

➢集合选取(Named Selection):选取特定所代表的几何模型。

2.边界条件类型

边界条件的类型包括:惯性力、载荷、支撑、条件、直接FE、远端边界条件和导入边界条件。下面对这些边界条件进行介绍。

(1)惯性力

惯性力包括:加速度、重力和旋转速度。在设置时应指定作用几何实体和作用方向。图5-48a中对模型施加了加速度,图5-48b为求解得到的变形情况。注意:变形发生的方向与加速度的方向是相反的。

(2)载荷

载荷根据分析的不同而不同,以结构分析为例,常见的载荷包括压力、力、转矩、轴承载荷、螺栓预紧力等。例如,图5-49a中为对模型施加载荷,包括力与螺栓预紧力(预紧力方式);图5-49b中对模型施加载荷,包括力与螺栓预紧力(长度调节方式)。

图示

图5-48 加速度作用于结构

a)施加加速度 b)变形情况

图示

图5-49 施加螺栓预紧

a)螺栓预紧力(预紧力方式) b)螺栓预紧力(长度调节方式)

(3)支撑

常见的支撑类型包括:固定支撑、位移、无摩擦面支撑、圆柱支撑、单向简支、仅可压缩支撑等。支撑的本质在于自由度约束,其选取的类型对分析结果通常有巨大的影响。

(4)条件

在结构分析中常用的条件包括耦合和约束方程。例如,图5-50设置了一个约束方程。(https://www.daowen.com)

图示

图5-50 约束方程

(5)直接FE边界条件

直接FE边界条件不施加在模型上,而直接施加在单元节点上。其与施加在模型上的边界条件的区别如图5-51所示。

图示

图5-51 施加在不同对象上的载荷

a)几何模型载荷 b)FE载荷

(6)远端边界条件

远端边界条件是作用在远端点上的边界条件,这种边界条件不直接作用在几何模型或FE上,其通过远端点与模型的连接进行传递。

(7)导入边界条件

导入边界条件是将其他分析中的结果作为载荷输入导入到分析中的边界条件。支持的导入边界条件的来源与使用的分析类型如表5-12所示。

表5-12 导入边界条件

图示

3.空间载荷与位移

空间载荷与位移是指所施加的载荷与位移随着空间位置的变化而发生变化,其施加时需要通过表格或函数定义载荷或位移随空间位置的变化细节。图5-52中定义了一个随着X坐标值增大而增大的压力载荷。

4.定义边界条件幅值

边界条件幅值可以通过以下三种方式进行定义:

图示

图5-52 空间压力载荷

➢常量:可以为静态值或表达式。

➢表格载荷:可以定义随时间、频率或空间位置变化的载荷。

➢函数载荷:可以定义随时间或空间位置变化的载荷。