边界条件的Surface Effect和Direct对比

00 导读

    对于ANSYS Workbench通用结构分析模块，在边界条件设置环节，施加力(Force)或者压力(Pressure)都会看到属性Applied By。本文主要参考ANSYS官方帮助文档，详细说明这个属性的应用场景。

01 研究背景

    Applied By属性有两个选项。Surface Effect直译为表面效应，Direct直译为直接。

02 帮助文档

   Surface Effect，表面效应，通过在载荷施加面上创建表面效应单元的方式施加载荷。比如，当在一个几何面上施加Force，几何面上会创建表面效应单元，载荷会施加到表面效应单元，然后再传递到几何面上的单元。

    Direct，直接，载荷直接施加。比如，当在一个几何面上施加Force，载荷直接施加到几何面上的单元。

注意：

    1）施加在同位置同方向的两个Force(Applied By=Direct)，第一个施加的Force无效，第二个施加的Force有效。(Pressure也类似)

    2）施加在同位置的节点力(Nodal Force)和Force(Applied By=Direct)，两个载荷都有效；施加在同位置的节点力(Nodal Force)和Pressure(Applied By=Direct)，两个载荷都有效；施加在同位置的节点压力(Nodal Pressure)和Pressure(Applied By=Direct),节点压力有效，Pressure无效。

    3）施加在同位置的Force(Applied By=Surface Effect)和Force(Applied By=Direct)，两个载荷都有效。(Pressure也类似)

    4）当力(Force)，压力(Pressure)，静水压力(Hydrostatic Pressure)施加在同位置同方向，并且Applied By=Direct，其中最后施加的才会有效。

    5）Force(Applied By=Direct)不支持施加在实体和线体的边和点上，不支持自适应网格(Adaptive Region)场景。(Pressure也类似)

   总结：当Applied By=Direct时，情况会变得复杂，用户要小心使用。所以笔者建议使用Applied By=Surface Effect(软件默认选项)。

03 实例验证

    线弹性分析。单个Force下，位移为6.6511mm。

    施加两个一样的Force(Applied By=Direct)，按照帮助文档的解释，只有一个Force有效，位移还是6.6511mm。

    施加两个一样的Force(Applied By=Surface Effect)，按照帮助文档的解释，两个Force都有效，位移是6.6511*2=13.302mm。

04 总结

    读者如果有兴趣可以使用小例子验证剩下的内容。

    总体来说，软件默认的Applied By=Surface Effect是非常实用的，绝大多数情况下不需要修改。