压力或面力

注: 此部分中的信息适用于所有支持压力/面力载荷的线性和非线性结构分析。

用户可以将压力或面力载荷应用于基于 CAD 的模型、手动创建的模型或二维网格生成模型。对于线性结构分析,可以将压力或面力应用于二维、板、膜、薄型复合材料、厚型复合材料、块体和四面体单元的表面。对于非线性结构分析,可以将压力或面力应用于管道、二维、二维刚体、二维水力、壳、膜、块体、四面体、三维刚体和三维水力单元的表面。

压力/面力载荷的作用是什么?

注: 表面压力或面力载荷不支持局部坐标系。方向单选按钮和矢量分量仅以全局坐标系为基准。

应用压力/面力

如果已选择表面,则可在显示区域中单击鼠标右键,选择“添加”下拉菜单,然后选择“表面压力/面力”命令。也可以通过功能区(“设置”“载荷”“压力”)访问此命令。可以在选择要应用载荷的模型表面之前或之后单击功能区命令。

如果要执行非线性分析或瞬态应力(直接积分)分析,请在“载荷曲线”字段中选择压力或面力将遵循的载荷曲线。按下“曲线”按钮以在“载荷曲线编辑器”中定义载荷曲线,或使用“设置”“模型设置”“参数”对话框。

仅适用于非线性分析:

注: 对于基于 CAD 实体或表面的模型,将在“FEA 编辑器”中使用指示载荷方向的箭头直观表示压力和面力载荷。对于其他所有模型,将在沿加载表面的各节点处显示“P”符号以指示压力或面力载荷。

压力

若要应用法向压力,请选择“压力”按钮(这是默认设置)。在“数值”字段中指定压力的大小。单击“翻转方向”按钮 (),反转外施载荷的符号,从而反转其方向。

对于二维和实体单元,正压力指向单元内,负压力指向单元外。

平面单元仅有一个表面。因此,需要某种方法或确定表面载荷方向才能控制载荷作用单元的边。若要确定平面单元的方向,必须定义法线点。(默认法线点位置为 0, 0, 0。)对于板、薄型复合材料、厚型复合材料和壳单元,正压力从单元法线点指向单元。负压力从单元指向单元法线点。法线点在“单元定义”对话框中定义,如下所示:

面力

若要将面力载荷应用于任何支持的单元,请选择“面力”按钮(对于不支持的单元,该按钮将灰显)。在“X 值”“Y 值”“Z 值”字段中指定面力在各全局方向上的分量。

关于常规壳单元的说明

非线性“常规”壳单元将单元厚度纳入压力载荷。

(其他支持静水压力载荷的平面单元(板、膜、共旋壳和薄壳)均考虑中间面中应用的压力。使用“单元定义”对话框的“高级”选项卡中的“单元公式”选择器,可以设置该类壳单元。)

常规壳单元可以选择将压力或面力应用于“顶部”“底部”“两侧”“两者都不”。根据“单元定义”对话框中的定义,单元的底面是面向单元法线点的一侧。无论正压力要应用于哪一侧,均会指向单元。

尽管单元的顶部和底部面积在无应力条件下相等,但大位移效应可以不同的方式拉伸两个表面。因此,尽管顶部 (-1000) 和底部 (1000) 均匀压力的图形看似相同,但结果可能有所差异。静水压力载荷存在类似的情况。此外,对于倾斜表面或曲面,考虑厚度将更改流体与单元接触的有效流体深度,从而影响静水压力(具体取决于载荷应用于单元的顶部还是底部)。请参见下图。

(a) 平面单元,左图的平面单元将负压力应用于单元顶部,右图的平面单元将正压力应用于单元底部。在无应力条件下,顶部和底部的面积相同。(单元法线点用 X 表示。)

(b) 拉伸单元时,顶部和底部的面积也随之拉伸。因此,由于顶部和底部的压力相同,总压力可能不同。在此示例中,顶部的拉伸幅度超过底部,因此与压力位于底部的模型相比,在压力位于顶部的模型中,力要更大。