实体单元施加弯矩的方法-基于表面边界法
在ANSYS中,用实体单元局部节点进行建模分析时,通常需要在梁柱的断开截面施加弯矩、剪力和轴力。其中，如果只有剪力和轴力的话可以使用以前介绍过方法用表面效应单元来实现，可如果有弯矩的话，用这种表面效应单元就显得不方便了，因为表面单元只能施加压力没有弯矩。本篇介绍一下比较常用也是ANSYS官方推荐的弯矩施加方法——基于表面边界法(Surface-Based Constraints)。
基于表面边界法主要通过定义一个接触表面和一个目标节点接触来实现，弯矩荷载可以通过在目标节点上用“F”命令施加。使用这种方法，需要用KEYOPT(2) = 2打开接触单元的MPC（多点接触边界）算法，具体的受力形式有如下两种：
- 刚性表面边界（Rigid surface constraint）－认为接触面是刚性的，没有变形，和通过节点藕合命令CERIG比较相似；
- 分布力边界（Force-distributed constraint）－允许接触面的变形，和边界定义命令RBE3相似。
这种方法和MIDAS中主从节点原理相似，因此也可以用来传递实体单元和梁单元（图1）、壳单元和梁单元（图2）之间内力。
图1
图2
下面的例子通过对一个矩形截面的悬臂梁施加端弯矩来说明分布力边界的使用方法：
/COM,*********** 用基于表面接触法施加弯矩 ***********
/PREP7
ET,1,187
*SET,TID,3
*SET,CID,2
ET,CID,174
ET,TID,170
KEYO,TID,2,1 ! 由用户指定主节点的边界条件
KEYO,TID,4,0 ! 主节点不约束
KEYO,CID,2,2 ! 选择MPC(多点接触边界)算法
KEYO,CID,4,1 ! 可变形的接触边界,方法同RBE3命令
KEYO,CID,12,5 ! 选择接触表面性质:总是绑定
MP,EX,1,206E9
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,7850
BLOCK,-0.2,0.2,-0.4,0.4,0,2
ESIZE,0.080
TYPE,1
MAT,1
SMRTSIZE,5
VMESH,ALL
ALLSEL,ALL
*GET,_MAXNODE,NODE,,NUM,MAX
*SET,_NPILOT,_MAXNODE+1
N,_NPILOT,0,0,2 ! 创建主节点
TYPE,TID
MAT ,CID
REAL,CID
TSHAP,PILO ! 定义目标元类型为主节点
E,_NPILOT ! 生成目标单元
TSHAP
ASEL,S,LOC,Z,2
TYPE,CID
MAT,1
AMESH,ALL ! 生成接触面单元
!注:要生成正确的接触对,必须先生成目标元,再生成接触元
ALLSEL,ALL
EPLOT
NSEL,S,LOC,Z,0
D,ALL,ALL
NSEL,S,NODE,,_NPILOT
F,ALL,MX,1500E3 !对主节点施加弯矩
ALLSEL,ALL
/SOLU
ANTYPE,0
TIME,1
OUTRES,ALL,LAST
SOLVE
前处理中定义的接触对如图3和图4所示：
图3
图4
【读者言论】理智一下：
人不能把钱带进坟墓，但钱可以把人带进坟墓。－－－一丁俊晖
如果你想走得快，那么你就一个人走；如果你想走得远，那么就一起走。－－－一个非洲名言
你可以决定聚谁做老婆，但是不能决定岳父岳母是谁；你可以决定加入哪家公司，但是没法决定上司是谁。上司是会变的，因此要跟他有效沟通，以争取他的理解，让他成为你的伯乐。－－－HP全球副总裁孙振耀
