边界条件

边界条件

边界条件有什么作用？

•边界条件可以施加到模型的节点、边缘或表面。 边缘或表面边界条件会将节点边界条件施加到边缘或表面上的每个节点。

•当进行模型分析时，会为每个节点的每个自由度生成一个方程。如果将边界条件施加到某个节点，那么，因为该节点不会经历平动或转动，所以不会为该节点生成方程。

•如果想构建悬臂梁模型，那么您会希望同时约束固定端的平动或和转动。

•如果想构建简支梁模型，那么您会希望仅约束固定端点的平动。这种连接将允许该梁自由转动。

此连接也通称为平动约束连接。

•每种单元类型都支持确定的自由度。如果您将边界条件施加到某个单元上的自由度，而该单元并不支持此自由度，那么该边界条件将被忽略。例如，桁架单元用于构建平动约束连接的模型，因此，无法抗拒转动。如果您将固定边界条件放置到桁架单元的一端，那么三个转动约束将被忽略。

施加边界条件

如果您选择了节点、边缘或表面，可以右键单击显示区并选择“添加” 侧开菜单。 选择“节点边界条件...”、“边缘边界条件...”或“表面边界条件...”命令。只能将边缘边界条件施加到由 CAD 实体模型生成的模型。

按“预定义”部分中的其中一个按钮，或者，激活“约束自由度”部分中的适当复选框。 “固定”按钮将激活所有六个复选框。 “自由”按钮将取消激活所有六个复选框。 “平动约束”按钮将激活“Tx”、“Ty”和“Tz”复选框。 “无转动”按钮将激活“Rx”、“Ry”和“Rz”复选框。 剩余六个按钮将施加对称或反对称边界条件。

刚性边界单元

刚性边界单元有什么作用？

•刚性边界单元可以施加到模型的节点、边缘或表面。 边缘或表面弹性边界单元会将节点弹性边界单元施加到边缘或表面上的每个节点。

•刚性边界单元会将刚度施加到节点，从而抗拒沿全局方向或绕全局方向进行平动或转动。模型上实际添加了一个新节点。此节点上限制了指定的自由度。在此节点与施加节点刚性边界的模型节点之间，创建了一个新节点。此单元位于施加刚性边界单元的全局轴上。根据边界单元的类型（平动或转动），此单元的作用就像平动弹簧或扭转弹簧。刚度值指该弹簧的刚度。模型上节点的平动量或转动量将取决于该刚度值。刚度值高将允许节点作非常小的移动，或者不允许节点移动。刚度值低将允许节点作相当大的移动。

•在相同的对话框中，您可以固定所有三个全局方向上的平动或转动。当然，在每个方向上，会将一个独立的节点刚性边界施加到模型。例如，如果您创建了刚性平动边界并选中了“全约束”

部分中的 X 和 Y 复选框，那么将创建两个节点刚性边界。一个在 X 向上起作用，另一个在 Y 向上起作用。

•节点刚性边界和节点边界条件之间的不同在于，当弹簧刚度限制节点运动时，您可以查看当前节点刚性边界单元中现有的力或力矩。在“结果”环境中，使用结果:单元力和力矩侧开菜单。

节点刚性边界单元约束的每个自由度都将使用一个单独的节点刚性边界表示。因此，您可以查看细分成全局 X、Y 和 Z 分量的力和力矩。

施加刚性边界单元

如果您选择了节点、边缘或表面，可以右键单击显示区并选择“添加” 侧开菜单。 选择“节点刚性边界...”、“边缘刚性边界...”或“表面刚性边界...”命令。 只能将边缘刚性边界单元施加到由 CAD 实体模型生成的模型。

激活所有想阻止平动或转动的全局方向所对应的复选框。 通过选择“类型”部分中的适当单选按钮，确定希望刚性边界单元是将平动还是将转动施加到节点。 在“刚度”输入区中指定弹性边界单元的刚度。

弹性边界单元

弹性边界单元有什么作用？

•弹性边界单元可以施加到模型的节点、边缘或表面。 边缘或表面弹性边界单元会将节点弹性边界单元施加到边缘或表面上的每个节点。

•弹性边界会将刚度施加到节点，从而抗拒沿指定方向或绕指定方向进行平动或转动。模型上实际添加了一个新节点。此节点上限制了指定的自由度。在此节点与施加弹性边界的模型节点之间，创建了一个新节点。此单元位于施加弹性边界单元的指定矢量上。根据弹性边界单元的类型（平动或转动），此单元的作用就像平动弹簧或扭转弹簧。刚度值指该弹簧的刚度。模型上节点的平动量或转动量将取决于该刚度值。刚度值高将允许节点作非常小的移动，或者不允许节点移动。刚度值低将允许节点作相当大的移动。

•弹性边界单元和边界条件之间的不同在于，当弹簧刚度限制节点运动时，您可以查看当前弹性边界单元中现有的力或力矩。在“结果”环境中，使用结果:单元力和力矩 侧开菜单。显示的力或力矩沿指定的矢量方向起作用。

施加弹性边界单元

如果您选择了节点、边缘或表面，可以右键单击显示区并选择“添加” 侧开菜单。 选择“节点弹性边界...”、“边缘弹性边界...”或“表面弹性边界...”命令。 只能将边缘弹性边界单元施加到由 CAD 实体模型生成的模型。

通过选择“类型”部分中的适当单选按钮，确定希望弹性边界单元阻止该节点平动还是转动。 在“方向”部分中指定单元的“方向”。 在“刚度”输入区中指定弹性边界单元的刚度。

位移边界单元

位移边界单元有什么作用？

•位移边界单元可以施加到模型的节点、边缘或表面。 边缘或表面位移边界单元会将节点位移边界单元施加到边缘或表面上的每个节点。

•位移边界单元将使节点沿指定方向平动或转动指定距离。模型上实际添加了一个新节点。此节点将接受“数值”输入区中指定的平动或转动值。使用“方向”输入区中的向量指定该平动或转动的方向。

•在位移边界单元所附加至的模型上，节点将平动或转动的量取决于“刚度”输入区中的值。通过使用方程 F=kx，位移边界单元的作用就像弹簧。刚度值 k 大将导致模型上的节点移动量与新节点的移动量相等。刚度值小将导致位移边界单元自身偏转，并因此吸收一些位移。这将导致模型上节点的位移小于“数值”输入区中输入的值。

•为了在分析中使用的位移边界单元，必须在“分析参数”对话框中的“乘数”选项卡上指定“边界”栏的“乘数”。输入的值将与“数值”输入区中的值相乘。乘积就是施加到位移边界单元上的位移。

•通过使用结果:单元力和力矩侧开菜单，可以在 Results 环境中查找将节点移动指定距离所需的力或力矩。你可以沿节点位移的矢量方向查看力或力矩。

施加位移边界单元

表面可变载荷

可变载荷有什么作用？

•可变载荷可以施加到表面。

•可变载荷就是在区域上施加的载荷。可以沿矢量指定的任何方向施加可变载荷，或者可以沿表面法向施加可变载荷。

•可以定义一个函数来控制表面上不同位置的载荷值。

•可变载荷将被转换成等效的力，并被施加到单元节点。

•载荷将导致施加该载荷的节点发生位移。位移量将取决于模型的几何结构和材料属性。方程 {F}=[k]{x} 用于使用已知的力 F 和刚度 k 求解位移 x。模型的刚度与几何结构和材料属性相关。刚度的基本公式是 AE/L，其中，A 为截面面积，E 为弹性模量，L 为长度。

•施加力的节点发生位移将导致与这些节点连接的节点也发生位移。通过这些相互作用，载荷将影响整个模型。

施加可变载荷

如果您选择表面，可以右键单击显示区并选择“添加” 侧开菜单。 选择“表面可变载荷...”命令。只能将可变载荷施加到由 CAD 实体模型生成的模型。

如果这是模型上的第一个可变载荷，那么“激活函数”下拉框将被设置为“--新形状--"。 如果模型上已经有可变载荷，那么您可以从此下拉框中选择函数名。 如果您更改了函数参数，那么这些更改将被应用到模型中使用该函数的每个可变载荷。

在“坐标系”下拉框中选择可变载荷将遵循的坐标系。 除全局坐标系之外，还将列出在 FEA 编辑器环境中定义的所有局部坐标系。 例如，如果希望表面可变载荷在表面边缘的零点处开始施加，那么应