表面效应单元系列教程之Surf153

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        所谓表面效应单元,也即是指专门为施加复杂荷载以及表面效应而生的单元。目前为止,就对土木方向而言,表面效应单元家族有三种单元,分别是surf153、surf154以及surf156。其中surf153主要用于2D结构,154主要用于3D实体或者壳单元,156则主要用于3D实体单元的边线。

        今天,水哥就简单谈谈Surf153的一些特性及使用方法。

        Surf153称之为2D结构表面效应单元,主要用于Plane系列单元的边线,注意,该单元不能用于杆梁单元的边线

        单元几何如下所示:

        表面效应单元系列教程之Surf153

        上图中,阿拉伯数字代表了荷载的方向,1号和3号荷载,当荷载值为正值时,荷载方向为单元坐标系的Y轴方向,不同之处在于1号是施加均布荷载,3号则是施加随坐标渐变的压力荷载。

          2号荷载,当荷载值为正时,表示荷载方向沿着单元坐标系的X轴方向;4号荷载则表示施加任意方向的荷载,其方向角度根据当前I、J节点在整体坐标系中的坐标值决定。

         153的实常数一般除了第6项偶尔这设置附加质量外,其他项一般设为默认值,创建单元方法同接触单元类似,通过surf命令生成单元。

          该单元的关键项比较重要的是第2项、第6项、第11和12项,第2项决定了1号荷载和2号荷载施加时采用的坐标系,第6项决定了1号荷载和3号荷载的法向压力选项,第11和12只针对4号荷载,决定其具体的方向,以及是否采用投影长度。

        下面分别以实例来说明Surf153的使用方法。如下所示的四种结构,试分别采用Surf153施加相应的荷载。

        表面效应单元系列教程之Surf153

命令流如下:

finish

/clear

/prep7

et,1,plane42

et,2,surf153

keyopt,2,11,2

mp,ex,1,2e5

mp,prxy,1,0.3

blc4,,,400,100

aatt,1,,1

mshkey,1

esize,10

amesh,all

nsel,s,loc,x,0

d,all,all

nsel,s,loc,y,100

type,2

esurf

nsel,all

/solu

!竖向均布荷载20

esel,s,type,,2

sfe,all,1,pres,,20

esel,all

/psf,pres,norm,2

eplot

solve

表面效应单元系列教程之Surf153

表面效应单元系列教程之Surf153

!水平均布荷载20

sfedele,all,all,all

esel,s,type,,2

sfe,all,2,pres,,20

esel,all

/psf,pres,tanx,2

eplot

solve

表面效应单元系列教程之Surf153

表面效应单元系列教程之Surf153

!竖向渐变荷载10~30

sfedele,all,all,all

esel,s,type,,2

sfe,all,3,pres,,10,0.0375

esel,all

solve

表面效应单元系列教程之Surf153

!斜向均布荷载

sfedele,all,all,all

ref=35*acos(-1)/180

esel,s,type,,2

sfe,all,4,pres,,20,-cos(ref),-sin(ref)

esel,all

solve

表面效应单元系列教程之Surf153

      

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