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FLAC3D 6.0内部施加荷载与面荷载换算规则

8月前浏览1583
摘要:本文介绍了两种在FLAC3D 6.0中施加内部荷载的方式,同时介绍了使用zone face apply对面施加荷载时的荷载换算规则。
1. FLAC3D 6.0 内部荷载施加方法
1.1 zone gridpiont fix

使用该命令,可以在模型内部施加力、加速度、热源、井等。案例代码如下,命令运行结果见图1。

    model newzone create brick size 6 6 6 group 'Top'zone splitzone group 'Bottom' range position-z 0 3zone cmodel assign elasticzone property bulk 1e9 shear 5e8;在z=3处的所有网格点施加大小为1000N,方向为负z方向的力zone gridpoint fix force-applied-z -1e3 range position-z 3.0

    图1 fix内部节点力效果图
    1.2 zone face apply

    用这个命令流最常见的警告就是"No apply conditions created"(见图2),这句话翻译过来就是你想apply的东西没有apply上,意思就是该命令没起作用。

    图2 zone face apply常见警告
    此处分享一个失败案例,运行以下命令流会出现图2所示的警告,运行结果见图3,由图可见,在z=3处并没有被施加上荷载。
      model newzone create brick size 6 6 6 group 'Top'zone splitzone group 'Bottom' range position-z 0 3zone cmodel assign elasticzone property bulk 1e9 shear 5e8;在z=3处建立一个名为Load的面zone face group'load'internal range group'Bottom'group'Top';在load上施加大小为1000Pa,方向为负z的应力zone face apply stress-zz -1e3 range group 'load'model cycle 0

      图3 常见失败运行结果

      为了解决这一问题,我们采用说明书内置的一种方法——先对上部模型赋予null本构,然后使用zone face apply命令施加荷载,最后再对上部模型赋予非空本构即可,详见命令流,运行结果见图4。

        model newzone create brick size 6 6 6 group 'Top'zone splitzone group 'Bottom' range position-z 0 3zone cmodel assign elasticzone property bulk 1e9 shear 5e8zone face group 'load' internal range group 'Bottom' group 'Top'zone cmodel assign null range group 'Top'zone face apply stress-zz -1e3 range group 'load'zone cmodel assign elastic range group 'Top'zone property bulk 1e9 shear 5e8model cycle 0

        图4 zone face apply施加内部荷载运行结果

        2. 面荷载换算规则

        在load面上施加大小为1000Pa的z向应力,图4中的运行结果显示施加在网格点上的最大矢量值为250,这是为什么呢?这个250的单位应该是什么呢,是N还是Pa?要理清楚这两个问题,就需要明白面荷载的换算规则。

        (1)对于该模型而言,其尺寸为6m×6m×6m,每一边共12个格子,那么每个格子的边长即为0.5m,则一个小格子的单表面积As=0.5*0.5=0.25m^2。

        (2)在一个面上施加一个均布的应力,则表示在这个面上的每一寸都作用有这个均布应力,因此在面load上的每一个小格子上都作用有1000Pa的应力S。

        (3)那么一个小格子上面的力F=S*As=1000*0.25=250N,一个小格子由四个网格点构成,因此每一个网格点所分配的力即为F’=F/4=62.5N。

        (4)对于一个网格点,其最终分配到的力的大小与其被几个小格子共用有关,被n个小格子共用,则分配的力大小为n*F'。

        我们查看角点的矢量值大小,见下图,由图可知,对于单个网格点,其分配的力为62.5N,与手算结果一致。而对于非角点部位的网格点,要么处于两个格子的交界处,要么处于四个格子的交界处,此时矢量的大小相应为62.5*2=125N与62.5*4=250N,见图6~图7。

        图5 角点处的分配荷载值

        图6 两个小格子交界处的分配荷载值

        图7 四个小格子交界处的分配荷载值

        3 小结

        1、对于内部荷载施加,可选择zone gridpoint fix或者zone face apply进行施加。
        2、面荷载最终是以网格点荷载的方式施加到模型的,单位是力的单位。
        来源:FLAC3D小技巧
        FLAC3D
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        首次发布时间:2023-12-26
        最近编辑:8月前
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