问题描述:
如何在PLAXIS
3D中忽略结构刚度,PALXIS 3D刚体单元是如何定义的?
解答:
实际工程中经常涉及到土和结构相互作用的问题。由于结构刚度远大于土的刚度,结构本身的内部变形往往很小。所以对于有些问题我们计算时会忽略结构本身的内部变形。另外,当模型复杂或采用实体单元进行结构建模时,较大的材料刚度参数差异会影响有限元计算中整体刚度矩阵的质量,可能会引发计算缓慢或不收敛问题,这时候,我们需要对有限元模型进行简化。PLAXIS
3D中的刚体单元能很好地解决这两类问题。刚体,即结构本身刚度数值无限大,会产生整体位移,不会产生内部变形。
PLAXIS 3D
中可以创建面或体的刚体单元,其创建方法与其它结构单元类似。刚体单元的属性如图1,用户需要指定一个参考点及该参考点在每个方向上的转换条件-→力/位移和旋转条件→弯矩/转角。刚体单元默认的参考点与面/体几何对象的参考点一致。此外,用户可以根据需要任意指定刚体参考点的位置。参考点的位置在模型视图窗口中有单独的显示,如图2。
图1:刚体单元属性
需要注意的是,刚体单元的参考点并不作为网格节点参与到模型整体网格划分中,在计算过程中,参考点作为一个独立的点在微分方程中具有六个自由度,刚体中任意节点的刚度分量都将转换为与刚体参考点运动相关的刚度分量。
此外,仅通过设定参考点属性很难模拟刚体实际的受力或位移,用户可以在刚体的面/体对象上施加额外的荷载或位移。例如,我们在图2的刚体上添加竖向面荷载,即可建立一个刚性基础沉降分析的模型,计算结果如图3。
图2:刚体单元参考点
图3 刚性基础位移云图