Помогите задать нагрузку!

[Миленин Артем 0]

Доброго времени суток!Помогите пожалуйста с задачей!

Есть плоское прямоугольное (в первом приближении упругое) тело, перемещения по оси Y (вертикальной) на нижней границе равны 0. На левой границе перемещения по горизонтальной оси  Х также равны 0.
Сверху тело сжимается равномерной постоянной силой, действующей вдоль всего тела. Есть тестовая задача, позаимствованная из статьи, где вместо силы на тело приложено постоянное перемещение.
В результате тело равномерно сжимается по оси Y и несколько удлиняется по оси Х. 
В моем случае необходимо задать не перемещение, а силу. Для этого я в каждом узле верхней границы задал силу F=Fсум/n , где n-количество узлов, Fсум - величина силы, которую необходимо приложить к телу.
Но решение показало, что тело деформировалось совсем не так, как при нагружении перемещением - левый угол тела "загнулся", т.е. ни о каком равномерном сжатии речи не идет.
Решив проверить распределение реакций силы Fy при приложении перемещения, я увидел, что реакция Fy неравномерна, а линейно убывает от левого конца и достигает значения 0 на правом.
Мне посоветовали задать вместо силы давление на границе, в этом случае решение стало больше походить на решение с перемещением, но все равно тело деформировалось не так как нужно, неравномерно.

 

Вопрос в том, как мне задать нагружение силой (или хотя бы давлением), чтобы получить равномерное сжатие как при приложении постоянного перемещения?
Мне также предлагали создать сверху еще одно тело с большим модулем Е, задать контакт между двумя телами и на новое тело приложить точечную нагрузку. Хотелось бы обойтись без введения контакта, возможно есть другие пути решения проблемы? Заранее всем большое спасибо!
 

[AlexKaz 1 822]

Уменьшите наполовину силу по сравнению с остальными на гранях. У Вас ведь сейчас деформируются грани с углами?

[Миленин Артем 0]

Уменьшите наполовину силу по сравнению с остальными на гранях. У Вас ведь сейчас деформируются грани с углами?

Да, только деформируется грань с закреплением по оси Х. "Загибается" угол. Уменьшить наполовину силу, всмысле задать нагрузку неравномерную? По краям меньше ,чем в центре? А нельзя как то сделать, чтобы просто задать равномерную нагрузку на всю длину? У меня есть аналитическое решение задачи, где задается постоянная распределенная сила. Хотелось бы повторить решение численно.

Почему вообще такое происходит? Я думал в теории упругости можно решать задачу как в силах, так и в перемещениях. Мне не очень понятно, почему тело ведет себя по разному. Буду благодарен,если мне прояснят этот момент) 

Изменено 14 марта 2015 пользователем Миленин Артем

[AlexKaz 1 822]

Мне не очень понятно, почему тело ведет себя по разному.

В угловом узле из 360 градусов остаётся участок тела в 90, на гранях - 180. Даже в реальности на гранях не будет полной нагрузки. Тут что-то связанное с потерей устойчивости, кто-нибудь другой подскажет.

А нельзя как то сделать, чтобы просто задать равномерную нагрузку на всю длину?

В таком случае вносятся ограничения на перемещения узлов по граням.

[Борман 2 375]

Буду благодарен,если мне прояснят этот момент) 

Все просто. Вы прикладываете силу НЕПРАВИЛЬНО.

Правильно делать так:

1. 

задать вместо силы давление на границе

В этом случае все четко. Тот факт что увал не получились говорито том, что вы неправильно что-то приложили. Вомжожно граничные условия.

2. Если прикладывать силу, то на равномерной сетке ПРАВИЛЬНО прикладывать целую силу F во внутренние узлы и 0,5F на крайние узлы. Чтобы это понять, нужно чуток погрузиться в МКЭ.

Величина этой силы соответственно равна

F=Fsum/(n-1)

 

Т.е. 

0.5F+F*(n-2)+0.5F=Fsum

 

Если не сработает - картинку в студию.

 

Удачи.

А нельзя как то сделать, чтобы просто задать равномерную нагрузку на всю длину?

Это и есть "давление". 

[Миленин Артем 0]

 

Буду благодарен,если мне прояснят этот момент) 

Все просто. Вы прикладываете силу НЕПРАВИЛЬНО.

Правильно делать так:

1. 

 

задать вместо силы давление на границе

В этом случае все четко. Тот факт что увал не получились говорито том, что вы неправильно что-то приложили. Вомжожно граничные условия.

2. Если прикладывать силу, то на равномерной сетке ПРАВИЛЬНО прикладывать целую силу F во внутренние узлы и 0,5F на крайние узлы. Чтобы это понять, нужно чуток погрузиться в МКЭ.

Величина этой силы соответственно равна

F=Fsum/(n-1)

 

Т.е. 

0.5F+F*(n-2)+0.5F=Fsum

 

Если не сработает - картинку в студию.

 

Удачи.

 

 

А нельзя как то сделать, чтобы просто задать равномерную нагрузку на всю длину?

Это и есть "давление". 

 

Спасибо,я попробую! То есть это связано с особенностями решения с помощью МКЭ? Потому что исходя из теории упругости мне было непонятно такое поведение тела.

И приложение силы способом, который вы посоветовали, эквивалентно приложению распределенной силы при аналитическом решении?

[Борман 2 375]

То есть это связано с особенностями решения с помощью МКЭ?

Связано с особенностью приведения давления к узловым силам в МКЭ.

И приложение силы способом, который вы посоветовали, эквивалентно приложению распределенной силы при аналитическом решении?

Не вдаваясь в тонкости то ДА, эквивалентно, для равномерной сетки.

[Миленин Артем 0]

 

То есть это связано с особенностями решения с помощью МКЭ?

Связано с особенностью приведения давления к узловым силам в МКЭ.

 

 

И приложение силы способом, который вы посоветовали, эквивалентно приложению распределенной силы при аналитическом решении?

Не вдаваясь в тонкости то ДА, эквивалентно, для равномерной сетки.

 

А решение с помощью жесткой пластины сверху и контактного взаимодействие будет верным в моем случае?

[Борман 2 375]

А решение с помощью жесткой пластины сверху и контактного взаимодействие будет верным в моем случае?

Будет все верно, если все будет правильно (с точки зрения физики),  приавильно (с точки зрения МКЭ), правильно (с точки зрения софта) задано. 

[Миленин Артем 0]

 

А решение с помощью жесткой пластины сверху и контактного взаимодействие будет верным в моем случае?

Будет все верно, если все будет правильно (с точки зрения физики),  приавильно (с точки зрения МКЭ), правильно (с точки зрения софта) задано. 

 

Спасибо большое!

[Миленин Артем 0]

 

Буду благодарен,если мне прояснят этот момент) 

Все просто. Вы прикладываете силу НЕПРАВИЛЬНО.

Правильно делать так:

1. 

 

задать вместо силы давление на границе

В этом случае все четко. Тот факт что увал не получились говорито том, что вы неправильно что-то приложили. Вомжожно граничные условия.

2. Если прикладывать силу, то на равномерной сетке ПРАВИЛЬНО прикладывать целую силу F во внутренние узлы и 0,5F на крайние узлы. Чтобы это понять, нужно чуток погрузиться в МКЭ.

Величина этой силы соответственно равна

F=Fsum/(n-1)

 

Т.е. 

0.5F+F*(n-2)+0.5F=Fsum

 

Если не сработает - картинку в студию.

 

Удачи.

 

Доброго времени суток!

Предложенный вами способ сработал для упругой задачи (элемент PLANE182), но когда я перешел непосредственно к решению своей задачи (пороупругий материал, элемент CPT213), деформация снова стала неоднородна. Подскажите, с чем это может быть связано?

 

В приложении текст программы. Вместо силы задано перемещение, т.к. силу задаю вручную,пока не разобрался как в разных узлах задавать разную силу в APDL)

задача 1.doc