问题描述:
如下图所示,如何对矩形斜板施加由摩擦引起的非均布的切向力(面荷载)呢?
当然,这里的 "非均布" 特指沿斜板纵向的线性分布,如下图所示:
解答:
对于沿斜板纵向线性分布的法向力,只需通过“节点样式 + 表面压力”的方式即可进行指定(类似于施加静水压力荷载)。然而,切向力却无法直接通过该方式进行指定,因为切向力无法应用节点样式指定非均匀分布。所以,对于沿斜板纵向线性分布的切向力,只能借助节点样式以某种等效的方式进行间接施加。
在这里,建议用户可以将切向力转换为等效的侧面压力荷载进行施加。假设沿斜板纵向任意位置处的切向力大小为 Pt,规则的矩形面对象沿斜板纵向的边长为 B,斜板厚度为 t,如下图所示。
综上,考虑到切向力沿斜板纵向的线性分布,则施加在面对象某个侧面上的表面压力荷载 P = Pt x B / t。具体操作可分为两步:
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根据 Pt 沿斜板纵向的线性分布为斜板上的所有节点指定相应的节点样式。
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选择斜板上的所有面对象后指定表面压力荷载:
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加载面为侧面,即 1、2、3、4 中的某个,而非 Top 或 Bottom。
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通过节点样式进行加载,选择步骤 1 的节点样式名称。
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节点样式的乘数(Multiplier)为 B/t。
事实上,该方法具有一定的近似性,且实际操作时更需小心谨慎。具体如下:
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所有面对象沿斜板纵向的边长 B 必须保持相同,这是不言而喻的!但即便如此,施加在斜板顶部或底部的面对象上的侧面压力值仍存在误差。如果在所有面对象的上侧面指定侧面压力值,则存在的误差如下:
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面对象各个侧面的编号(1、2、3、4)只与组成面对象的节点编号顺序有关,与面对象的局部坐标轴并无关系,故无法对所有面对象的侧面编号进行快速统一。
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如果将该方法应用于非矩形板(如梯形、三角形等),将会引入进一步的误差。