理论教育 有限元分析:建立初始条件

有限元分析:建立初始条件

时间:2023-10-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:在执行完全法瞬态动力学分析之前,用户需要正确理解如何建立初始条件和正确使用载荷步。载荷时间曲线上的每个“拐角”对应一个载荷步,如图14-1所示图14-1 载荷时司关系曲线第一个载荷步通常被用来建立初始条件,然后为第二和后继瞬态载荷步施加载荷并设置载荷步选项。在大多数情形下要在模型的每个未约束自由度处定义初始条件。

有限元分析:建立初始条件

在执行完全法瞬态动力学分析之前,用户需要正确理解如何建立初始条件和正确使用载荷步。

瞬态动力学分析顾名思义是包含时间函数的载荷的分析。为了定义这样的载荷,用户需要将载荷时间关系曲线划分成合适的载荷步。载荷时间曲线上的每个“拐角”对应一个载荷步,如图14-1所示

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图14-1 载荷时司关系曲线

第一个载荷步通常被用来建立初始条件,然后为第二和后继瞬态载荷步施加载荷并设置载荷步选项。对于每个载荷步,都要指定载荷值和时间值,同时指定其他的载荷步选项(如采用阶梯加载还是斜坡加载方式施加载荷,以及是否使用自动时间步长等),然后,将每个载荷步写入载荷步文件,最后一次性求解所有载荷步

施加瞬态载荷的第一步是建立初始条件(即零时刻时的情况)。瞬态动力学分析要求给定两种初始条件,因为要求解的方程是两阶的:初始位移(u0)和初始速度(u0)。如果没有进行特意设置,u0u0都被假定为0。初始加速度(u0)一般假定为0,但可以通过在一个小的时间间隔内施加合适的加速度载荷来指定非零的初始加速度。

1.零初始位移和零初始速度

零初始位移和零初始速度是默认的初始条件,即如果978-7-111-35546-5-Chapter14-9.jpg,则不需要指定任何条件。茬第一个载荷步中可以加上对应于载荷时间关系曲线的第一个拐角处的载荷。

2.非零初始位移及/或非零初始速度

可以用IC命令设置这些初始条件。

命令:IC

GUI Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Initial Condit'n|Define

注意:不要定义矛盾的初始条件。例如,在某单一自由度处定义了初始速度,则在所有其他自由度处的初始速度将为0.0,潜在地会产生冲突的初始条件。在大多数情形下要在模型的每个未约束自由度处定义初始条件。如果这些条件对各自由度是不同的,那么就可以较容易地明确指定初始条件。

3.零初始位移和非零初始速度(www.daowen.com)

非零速度是通过对结构中需指定速度的部分加上小时间间隔上的小位移来实现的。例如u=0.25,可以通过在时间间隔0.004内加上0.001的位移来实现,命令流如下:

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4.非零初始位移和非零初始速度

和上面的情形相似,不过施加的位移是真实数值而非“小“数值。比如,若u0=1.0且u=25,则应当在时间间隔0.4内施加一个值为1.0的位移:

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5.非零初始位移和零初始速度

需要用两个子步(NSUBST,2)来实现,所加位移在两个子步间是阶跃变化的[KBC,1]。如果位移不是阶跃变化的或只用一个子步,所加位移将随时间变化,从而产生非零初速度。下面的例子演示了如何施加初始条件u0=1.0,u0=0:

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6.非零初始加速度

可以近似地通过在小的时间间隔内指定要加的加速度[ACEL]实现。例如,施加初始加速度为9.81的命令如下:

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