ANSYS apdl命令流笔记11------载荷(F命令)与约束(D命令)的区别
载荷与约束的区别
- 一、本质区别
- 二、特点
- 三、总结
一、本质区别
我们都知道大部分有限元软件就是通过有限单元法(FEM)来求解偏微分方程,而求解偏微分方程的定解条件有很多,常见的包括:
1、初始条件
2、边界条件
其中载荷就相当于初始条件,约束就相当于边界条件。边界条件顾名思义就是对模型边界设置条件,所以根据初始条件与边界条件的特点,就可以初步判断载荷与约束的差别。换句话说:偏微分方程要求解得到某个变量的解(后处理中输出某个结果),那它一定是在初始条件(载荷)的激励下,再加上边界条件(约束)的限制得到的。因为是有限个单元求解的结果,所以它只是一个近似值,网格越细当然精度也就越高。考虑到计算量的问题精度只要达到要求就行。
二、特点
1、假设在某个节点上施加位移、温度、力、电流、电压等载荷,求解计算后该节点上位移、温度、力、电流、电压等的值可能会改变。
2、如果对某个节点施加位移、温度、电流、电压等约束,不论是求解计算后,还是怎样,该节点上位移、温度、电流、电压等的值始终与设置的约束值相同。
举个例子(workbench):
1、长方体底面设置一个100摄氏度的温度,这里的温度是约束条件,初始温度是22摄氏度,这相当于系统默认给的一个初始载荷,再设置其他条件求解后如图所示。
底面节点的温度值始终不变,为其它节点提供源源不断的热量,其他节点的初始值是22摄氏度,它们一方面接受底面的源源不断的热量,另一方面由于其它表面的对流散热,再经过稳态求解,最终达到平衡,温度分布如图所示。
2、反过来就不同了,初始温度100,约束温度22,再求解。
因为底面上的节点温度(22摄氏度)是约束条件,它的值始终不变,其它节点的初始温度(100摄氏度)一方面由于表面对流散热损失一部分,另一方面没有其它热量来源(因为底面节点温度值比它低且为一个定值)最终下降到22摄氏度时达到平衡。
三、总结
在对有限元模型设置条件时:
如果你需要某个或某些节点上某个参量的值保持不变,就使用约束条件;
如果你只是想对某个节点设置一个初始值,这个值会随着其它变量而改变,这时候你就可以调整它的初始载荷。但是在大多数情况下软件系统都会自动设置一个初始载荷,我们只需要设置边界条件(约束)即可。
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