结构有限元随笔2——随坐标多自变量函数载荷

在工程应用中，载荷有可能是随着X,Y,Z三个方向变化的载荷，但是Workbench—Mechnical中的载荷只能定义一个自变量，比如下例，平板左边固定，在平板上施加压力函数：

其中p，x，y单位分别为Pa，mm，mm。

在Mechanical中，在模型表面施加压力——函数，输入(x^2+y^2)^0.5后，程序提示表达式包含多个自变量，载荷添加失败。

要添加多参数载荷，往往需要到经典界面处理，但是本文介绍一种更简单的添加方法——通过外部数据+Excel软件处理多自变量载荷，操作方法见以下实例。

实例：WB中多自变量载荷的添加

Step1 建模。

创建新静态结构算例。

使用DM创建XY平面正方形，长宽均为100mm。拉伸为实体，Z向厚度5mm。

Step2 外部数据处理。

创建excel文件，数据共121行，x与y均以10mm为间隔增加，注意此处x与y最大值应≥模型的对应边长（模型尺寸超出部分将直接复 制扩展载荷），此处按10mm为间隔计算是为了计算方便，读者也可自行定义间隔，数字越小，载荷增量越精细，插值越准确，但是计算量也越大。

p列是由公式(x^2+y^2)^0.5自动求得。

将表格另存为csv（逗号分隔）文件，在提示窗口点击确定，便会转换为兼容文件。

用记事本打开这个文件，可以发现表格转换为了逗号分隔的文本。

Step3 导入外部数据。

在WB中创建外部数据(external data)项目，并将它关联到刚才创建的静态结构项目的设置栏。

双击设置进入外部数据设置窗口。首先在导入csv数据，从第二行开始读取（第一行为我们自行定义的表头）。设置第B、C、D列数据分别对应x、y和压力，注意单位。此时右下角表格中只显示了11行而不是121行，不用理会。

返回WB主界面，更新外部数据的设置栏。

Step4 边界条件设置。

进入静态结构算例的Mechnical界面，材料、网格均按默认设置。

固定模型的左边面。

此时边界条件中的“导入的载荷A2”显示问号表示还未激活，右击——插入——压力。

在属性中只需要选择模型上表面，其余均可按默认设置。

如果需要查看源节点，可以打开图形控制的显示源点、显示源点ID等选项。可以看到一共有121个源节点，即上文表格中设置的121个点位，分别在这121个点位施加对应的压力值，而在各点之间区域将通过插值计算求得，默认使用三角形划分求插值，无需修改。

网格越精细，插值计算的数字过渡越光滑，计算量也越大。

Step5 结果后处理。

采用10mm，5mm和1mm三种尺寸网格的求解结果位移基本相近，如下图。

本文介绍了一个简单的多变量载荷的实例，以作抛砖引玉，更多应用有待您的发掘。文中难免纰漏百出，敬请批评指正。