5-边界条件类型

边界条件类型

5.1 惯性边界条件

5.1.1 加速度

1.简介

加速度以长度比上时间的平方为单位作用在整个模型上。由于加速度施加到系统上，惯性将阻止加速度所产生的变化，因此惯性力的方向与所施加的加速度的方向相反。加速度可以通过定义部件或者矢量进行施加。该边界条件支持显示动力学分析，谐响应分析，刚体动力学分析，静态结构分析和瞬态结构动力学分析。该边界条件支持二维模型和三维模型，并且支持矢量和分量定义。

2.定义方法

在支持的求解环境中，右击求解类型，选择Insert>Acceleration，则在细窗口出现定义加速度设置面板，该面板包括两个选项：模型范围选择（Scope）和定义方法（Definition）。

（1）范围选择

对于该边界条件条件，程序会默认的选择所有模型，并且不能进行人工选择。

（2）定义方法

1）矢量定义

将Define By设置为Vector，则细节窗口出现如图5-1所示的定义加速度矢量设置面板，用户需要输入加速度的幅值（Magnitude）和指定加速度的方向（Direction），通过拾取模型的表面来定义方向。

图5-1 定义加速度矢量设置面板

2）分量定义

将Define By设置为Components，则细节窗口出现如图5-2所示的定义加速度分量设置面板，用户需要选择坐标系（Coordinate System）和输入三个方向的幅值。

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图5-2 定义加速度分量设置面板

5.1.2 标准的地球重力

1.简介

可以作为一个载荷施加。其值为9.80665 m/s2 （在国际单位制中），标准的地球重力载荷方向可以沿总体坐标轴的任何一个轴。不需要定义与其实际相反的方向得到重力的作用力。该边界条件适用于显示动力学，刚体动力学，静力学分析和瞬态结构动力学分析的二维或三维模型。

2.定义方法

在支持的求解环境中，右击求解类型，选择Insert>Standard Earth Gravity，则在细窗口出现如图5-3所示的定义重力加速度设置面板，该面板包括两个选项：模型范围选择（Scope）和定义方法（Definition）。

图5-3定义重力加速度设置面板

（1）范围选择

对于该边界条件条件，程序会默认的选择所有模型，并且不能进行人工选择。

（2）定义方法

如图5-3所示，在定义方法选项中用户只能修改三个选项：坐标系（Coordinate System），忽略（Suppressed）和重力加速度的方向（Direction）。坐标系可以使用默认的总体笛卡尔坐标系也可使用自定义的笛卡尔坐标系，但是不能使用柱坐标系，用户可以根据需要设置6个方向的重力加速度。

第1章概述• 3 •5.1.3 转动速度

1.简介

转动速度是另一个可以实现的惯性载荷。整个模型围绕一根轴在给定的速度下旋转，可以通过定义一个矢量来实现，给定转速大小和旋转轴；也可以通过分量来定义，在总体坐标系下指定点和分量值。

2.激活方法

在支持的求解环境中，右击求解类型，选择Insert>Rotational Velocity，则在细节窗口出现如图5-4所示的定义转速的设置面板，该面板暴力两个个选项：模型范围选择（Scope）和定义方法（Definition）。

图5-4 定义转速的设置面板

（1）范围选择

如图5-4所示，在Scope选项中主要需要设置选择方法（Scoping Method），用户可使用直接拾取几何体（Geometry）或使用名字选择（Named Selection）。

（2）定义方法

转速支持矢量（Vector）和分量（Component）定义，使用矢量定义转速，需要输入转速的大小和定义转轴；使用分量定义转速，需要至少输入一个方向的转速，并且使用坐标定义转轴的位置。

5.2 载荷类型边界条件

5.2.1 压力

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1.简介

压力只能施加在表面并且通常与表面的法向一致；正值代表进入表面（例如压缩）负值代表从表面出来（例如抽气等）；压力的单位为每个单位面积上力的大小，即Pa。如图5-5所示给出了施加压力示意图。该边界条件支持谐响应分析，显示动力学分析，结构静力学分析和瞬态动力学分析。

图5-5 施加压力示意图

2.激活方法

在支持的求解环境中，右击求解类型，选择Insert>Pressure，则在细节窗口出现如图5-6所示的定义压力的设置面板，该面板包括个选项：模型范围选择（Scope）和定义方法（Definition）。

图5-6 定义压力的设置面板

（1）范围选择

如图5-6所示，在Scope选项中主要需要设置选择方法（Scoping Method），用户可使用直接拾取几何体（Geometry）或使用名字选择（Named Selection）。

（2）定义方法

压力支持矢量（Vector），分量（Component）和法向（Normal）定义，使用矢量定义压力，需要输入压力的大小和方向；使用分量定义压力，需要至少输入一个方向的压力，并且使用坐标系定义压力方向；使用法向定义，则只需输入压力的大小。

第1章 概述 • 5 •

5.2.2 静水压力

1.简介

静水压力模拟由于流体重力产生的压力，使用静水压力可以定义线性分布压力。它的计算公式如下：

()0h h a p -=ρ （5-1）

其中：p -静水压力；ρ-流体的密度；a -流体的加速度；h -模型任意一点到液面的距离；0h -自由液面的高度，即静水压力为0的位置。h 的取值必须大于等于0h ，如果h 的取值小于0h ，则静水压力为0。

2.激活方法

在支持的求解环境中，右击求解类型，选择Insert>Hydrostatic Pressure ，则在细节窗口出现如图5-7所示的定义静水压力的设置面板，该面板包括四个选项：模型范围选择（Scope ），定义方法（Definition ），静水的加速度（Hydrostatic Acceleration ）和自由面位置（Free Surface Location ）。图5-8给出了在图5-7中设置后产生的静水压力云图。

图5-7 定义静水压力设置面板 图5-8 施加的静水压力

（1）范围选择 如图5-7所示，在Scope 选项中主要需要设置选择方法（Scoping Method ），用户