粘弹性人工边界在ANSYS中实现

从半空间无限域取一4X2的矩形平面结构，顶部中间一定范围内受随时间变化的均布荷载，荷载如下

p(t)=t 当0< DIV>

p(t)=2-t 当1<=t<=2时

p(t)=0 当t>2时

材料弹性模量E=2.5，泊松比0.25，密度1

网格尺寸0.1X0.1，在网格边界上所有结点加法向和切向combin14号单元用以模拟粘弹性人工边界（有关理论可参考刘晶波老师的相关文章）。combine14单元的两个结点，其中一个与实体单元相连，另一个结点固定。网格图如图1所示

时程分析的时间步长为0.02秒，共计算16秒。计算得到四个控制点位移时程图如图2所示，控制点坐标A(0,2)、B(0,1)、C(0,0)、D(2,2).

计算所用命令流如下：

/PREP7

L=4 !水平长度

H=2 !竖起深度

E=2.5 !弹性模量

density=1 !密度

nu=0.25 !泊松比

dxyz=0.1 !网格尺寸

G = E/(2.*(1.+nu)) !剪切模量

alfa = E*(1-nu)/((1.+nu)*(1.-2.*nu)) !若计算平面应力，此式需要修改

Cp=sqrt(alfa/density) !压缩波速

Cs=sqrt(g/density) !剪切波速

R=sqrt(L*L/4.+H*H/4.) !波源到边界点等效长度

KbT=0.5*G/R*dxyz

KbN=1.0*G/R*dxyz

CbT=density*Cs*dxyz

CbN=density*Cp*dxyz

ET, 1, plane42,,,2 !按平面应变计算

et, 2, combin14, ,, 2 !切向

et, 3, combin14, ,, 2 !法向

r, 2, KbT, CbT

r, 3, KbN, CbN

MP, EX, 1, E

MP, PRXY, 1, nu

MP, DENS, 1, density

rectng,-L/2.,L/2,0.,H

asel, all

aesize, all, dxyz

mshape,0,2D

mshkey,1

amesh, all

!以下建立底边界法向和切向弹簧阻尼单元

nsel,s,loc,y,0.

*get,np,node,,count !得到选中的结点数，存入np

*get,npmax,node,,num,maxd !得到已经定义的最大结点数，存入npmax

*do,ip,1,np

npnum=node((ip-1)*dxyz-L/2.,0.,0.)

x=nx(npnum)

y=ny(npnum)

z=nz(npnum)

npmax=npmax+1

n,npmax,x.,y-dxyz/2,z !定义底边界法向结点以便与边界点形成法向单元type,3

real,3

e,npnum,npmax

d,npmax,all,0. !约束新生成的点

npmax=npmax+1

n,npmax,x-dxyz/2.,y,z !定义底边界切向结点以便与边界点形成切向单元type,2

real,2

e,npnum,npmax

d,npmax,all,0. !约束新生成的点

*enddo

!以下建立左边界法向和切向弹簧阻尼单元

nsel,s,loc,x,-L/2

*get,np,node,,count !得到选中的结点数，存入np

*get,npmax,node,,num,maxd !得到已经定义的最大结点数，存入npmax

*do,ip,2,np !侧边界最下面一个点按底边界上处理

npnum=node(-L/2,(ip-1)*dxyz,0.)

x=nx(npnum)

y=ny(npnum)

z=nz(npnum)

npmax=npmax+1

n,npmax,x-dxyz/2.,y,z !定义左边界法向结点以便与边界点形成法向单元type,3

real,3

e,npnum,npmax

d,npmax,all,0. !约束新生成的点

npmax=npmax+1

n,npmax,x,y-dxyz/2.,z !定义左边界切向结点以便与边界点形成切向单元type,2

real,2

e,npnum,npmax

d,npmax,all,0. !约束新生成的点

*enddo

!以下建立右边界法向和切向弹簧阻尼单元

nsel,s,loc,x,L/2

*get,np,node,,count !得到选中的结点数，存入np

*get,npmax,node,,num,maxd !得到已经定义的最大结点数，存入npmax

*do,ip,2,np !侧边界最下面一个点按底边界上处理

npnum=node(L/2,(ip-1)*dxyz,0.)

x=nx(npnum)

y=ny(npnum)

z=nz(npnum)

npmax=npmax+1

n,npmax,x+dxyz/2.,y,z !定义右边界法向结点以便与边界点形成法向单元type,3

real,3

e,npnum,npmax

d,npmax,all,0. !约束新生成的点

npmax=npmax+1

n,npmax,x,y-dxyz/2.,z !定义右边界切向结点以便与边界点形成切向单元type,2

real,2

e,npnum,npmax

d,npmax,all,0. !约束新生成的点

*enddo

allsel,all

/pnum,type,1

/number,1