如何给你的模型施加初始缺陷–以路面不平顺为例

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关于初始缺陷,本公众号在以往推文中已经提及过多次,总的来讲,方法有两种,一种是采用upgeom或者upcoord命令更新节点坐标,另外一种是直接采用N或者nmodif命令更新节点坐标,前者主要针对整体性初始缺陷的施加,第二种则主要是针对局部初始缺陷的施加。
关于这两种方法的详细使用可以参考本公众号以往的文章
关于ANSYS稳定性分析中施加初始缺陷方法的讨论
网壳类结构的初始缺陷非常好施加,但是对于有路面不平顺等情况该如何施加缺陷呢?本文重点讲解采用非杆系单元结构的初始缺陷施加方法。
以路面不平顺为例,要实现路面缺陷的施加,主要是对路面节点坐标的改变,故而针对此类问题,主要采用第二种方法更新节点坐标,也即我们首先要按照标准的几何图形建立,然后划分单元,最后选择路面节点进行节点坐标更新,从而达到类似路面不平顺的施加。
有同学可能有另外的思路,可否在几何建模阶段就按照缺陷来建立几何模型呢?
答案是可行的,但工作量较大。
原因在于修改节点坐标远远比修改几何模型来的更快,尤其是针对局部的情况。水哥建议在施加路面不平顺等表面初始缺陷时,应首先按照标准的无缺陷的几何外观建立几何模型,然后在划分网格,选择局部的节点修改节点坐标,实现缺陷的施加。
在修改节点坐标过程中,同学们需要注意一个细节:
由于有限元模型是由几何模型网格划分而成,所以默认情况下几何模型是和有限元模型绑定的,如果要修改节点坐标,第一步就需要将有限元模型和原生几何模型进行分离解绑操作,并且不能直接删除原几何模型。
下面这个截图就是没有进行解绑操作而直接修改节点坐标导致的错误。

如何给你的模型施加初始缺陷--以路面不平顺为例

下面这个是直接删除几何模型出现的错误。

如何给你的模型施加初始缺陷--以路面不平顺为例

分离解绑操作命令:MODMSH, DETACH

下面以某实体单元表面按需施加正弦的不平顺度为例,不平顺度可以是一个函数也可以是一个随机数,根据同学们自己的假定来,这里是假定为一个与Y坐标有关的函数。

修改之前

如何给你的模型施加初始缺陷--以路面不平顺为例

 

修改之后

如何给你的模型施加初始缺陷--以路面不平顺为例

 

APDL代码如下:

finish

/clear

/prep7

et,1,solid185

mp,ex,1,1

blc4,,,500,1500,300

esize,25

vmesh,all

MODMSH, DETACH

nsel,s,loc,z,300

*get,numnode,node,0,count

*get,nmin,node,,num,min

pi=acos(-1)

*do,i,1,numnode

nxi=nx(nmin)

nyi=ny(nmin)

nzi=15*sin(nyi*pi/6)+nz(nmin)

nmodif,nmin,nxi,nyi,nzi

nmin=ndnext(nmin)

*enddo

nsel,all

eplot

这里还需要注意一个小细节,坐标的变化值应注意小于表层单元的厚度,例如这里单元的厚度取值为25,那么函数的最大值不应大于25,否则容易发生单元畸形,如果你的路面确实变化比较大,可以考虑适当加大表层单元的厚度~

如何给你的模型施加初始缺陷--以路面不平顺为例

祝好

ANSYS结构院

2021.11.1

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