一场仿真培训，加深了十年仿真工程师对支座反力的认知
对于静定结构，通过理论力学的力平衡和力矩平衡原理很容易计算结构的支座反力。对超静定结构，还需要结合材料力学的变形理论才能计算出结构的支座反力。
本文首先计算出一个简单静定结构的支座反力的公式解，然后试图在ANSYS软件中复现结果。在复现结果的过程中，加深了笔者对支座反力和约束条件之间的认知。笔者从事仿真工作已经十年以上，这不可谓不震撼。
很简单，力矩平衡原理。
结构A的支座反力公式解为：
3*40/30=4N
结构B的支座反力公式解为：
3*40/300=0.4N
铰接约束使用远程位移实现，释放绕Y轴的旋转自由度。力载荷使用远程力实现，沿X方向3N的力。
约束结构A和结构B的左端圆孔的Z向自由度。
仿真得到的支座反力。
结构A：
结构B：
仔细对比公式解和仿真解，发现差距较大，这种差距很显然不能简单归结为数值误差，一定是方法的误差。ANSYS不可能违背力矩平衡原理。那该怎么解释这个现象？！请继续看以下内容。
不约束圆孔的内表面，分别约束结构A和结构B左端圆孔的左右边线的Z向自由度。
仿真得到的支座反力。
结构A：
结构B：
仔细对比约束形式一和约束形式二，可以获得解释。
对于约束形式一，圆孔内表面上每个位置的约束反力是不同的，不同位置对应不同力臂，所以圆孔上力对铰接点的力矩不能简单的用圆孔上合力乘以圆孔中心到铰接点的距离。所以仿真解不是4N和0.4N不能说明ANSYS违反力矩平衡原理。
对于约束形式二，力矩计算如下。
结构A(圆孔半径为2.5mm)：
6.8053*27.5-2.066*32.5=120.00075N.mm，约等于120N.mm。
力矩平衡
结构B(圆孔半径为2.5mm)：
9.3344*297.5-8.7834*302.5=120.0055N.mm，约等于120N.mm。
力矩平衡
仿真解表明ANSYS符合力矩平衡原理。
约束结构A和结构B的左端圆孔的Z向自由度，通过远程位移实现。
仿真得到的支座反力。
结构A：
结构B：
