平面单元仅有一个表面。因此,需要表面载荷的方式或方向来控制法向载荷所起作用的单元侧。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。)正向力从法线点指向单元。负向力从单元指向法线点。“法线点”在“单元定义”对话框中进行定义,如下所示。(尽管法向力不适用于非线性壳,但“法线点”仍可用于确定表面压力、静水压力和可变载荷的方向。):
使用“法线点”标题下的“X”、“Y”和“Z”字段。
使用“方向”选项卡中的“单元法线”标题下的“X 坐标”、“Y 坐标”和“Z 坐标”字段。
除了对多个选定表面施加指定大小的力,您还可以选择在两个或更多表面上分布指定大小的力。如果激活此选项,则根据每个选定表面的相对面积分布总力。有关详细信息,请参见下面的“应用力”部分。
力的作用
将为力输入的数据沿指定方向应用于每个选定对象。因此,如果选择 10 个节点并在 X 方向上指定 10 磅大小的力,则对模型施加 100 磅(10 个对象 * 每对象 10 磅)力。如果对 10 个表面或 10 条边施加力,也是如此。这条规则也有例外,即:如果启用“分布跨越所有表面的数值”选项,则对两个或更多表面施加表面力。有关详细信息,请参见下面的“应用力”部分。
特定于分析的参数:
如果已选定节点、边或表面,则可在显示区域中单击鼠标右键,并选择“添加”下拉菜单。选择“节点力”、“边缘力”或“表面力”命令。也可以从功能区访问此命令(“设置”“载荷”“力”)。在选择要应用力的对象前后,您可以单击功能区命令。
示例:
假设将 2,500 N 的总力分布在面积分别为 100、300 和 600 mm2 的三个表面(a、b 和 c)上。
表面 | 面积 (mm2) | 力 (N) |
---|---|---|
a | 100 | 250 (= 100/1,000 * 2,500) |
b | 300 | 750 (= 300/1,000 * 2,500) |
c | 600 | 1,500 (= 600/1,000 * 2,500) |
总面积 = 1000 | 总力 = 2,500 |
用于指示指定力的箭头指向指定的载荷矢量方向,包括垂直于表面所施加力的“法线”方向。但是,不缩放力的箭头长度来指示指定力的相对大小。
对于线性分析,如果应用的是边缘力或节点力,请在“载荷工况/载荷曲线”字段中指定要放置力的载荷工况或载荷曲线。表面力由“分析参数”对话框中的全局载荷工况“压力”乘子控制。对于非线性分析,请在“载荷工况/载荷曲线”字段中为所有表面力、边缘力和节点力指定载荷曲线编号。
可以计算对导体之间的静电力产生的结构反作用力(通常仅在 MEMS 应用程序中较为明显)。如果已在不同模型中执行静电分析并计算反作用力,则可将这些反作用力应用于结构模型。若要激活反作用力的输出,请参见“分析参数” 页面:静电场强度和电压上的“计算因静电场引起的力和电荷”部分。(尽管二进制结果文件中的静电力以电压 × 电流 × 时间/长度为单位,但是在对模型应用载荷时,该软件仍会将此单位自动转换为力单位。)
应力模型中的节点必须与静电模型中计算反作用力的节点匹配。但是,静电部件无需包含在应力分析中。例如,可以对部件中表示导体之间介电材料(如空气)的表面计算力。导体之间的空气不会包含在应力分析中。
对应力模型施加反作用力的方法如下: