均布荷載
關注創建者：馳路 創建時間：2019-04-23
均布荷載的視頻教程
HyperMesh+LS-DYNA_殼單元施加均布荷載_LOAD_SHELL_SET
如何利用*LOAD_SHELL_SET關鍵字為殼單元施加均布荷載（難點在于明確均布荷載的方向）。
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HyperMesh+LS-DYNA_殼單元施加均布荷載_LOAD_SEGMENT_SE
如何利用*LOAD_SEGMENT_SET關鍵字為殼單元施加均布荷載（難點在于明確均布荷載的方向）。
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均布荷載的實例教程
計算過程中為了實現荷載的移動，首先沿荷載移動方向設置荷載移動帶，移動帶沿路橫向的寬度與施加的均布荷載寬度相同，移動帶沿縱向的長度即為輪載行駛的距離。然后，將荷載移動帶細分為許多小矩形，如圖所示，小矩形長度依計算精度而定，可取為輪載加載寬度的三分之一。 輪載初始狀態時占用了三個小矩形面積即圖中的1、2和3。移動過程中，荷載沿移動帶逐漸向前移動，通過設置荷載步，每個荷載步結束時，荷載整體向前移動一個小矩形面積，如第一個荷載步結束時，荷載占據的面積為2、3和4。每個荷載步中設多個載荷子步，如第一個荷載步中間荷載子步的作用使面積1上的荷載逐漸減小，而面積4上的荷載逐漸增大，依次發展，達到荷載移動的效果。荷載的移動速度，可以通過設置每個荷載步的時間大小來實現。
正常行駛時，行駛速度v不變，所以經過每個小矩形所用的時間相同。在剎車路段，可按式（1）計算剎車加速度。
其中，a，δ，g分別為剎車加速度、水平力與垂直力比值系數和重力加速度。
每向前移動一個小矩形面積所用的時間用式（2）計算。
其中，n為從開始移動位置向后的第n個矩形，ΔS為每個小矩形寬度。
展開 結構應用過程中承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊集中力作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載，橋墩底面與橋面兩側的固定約束。橋面總體會受到壓彎作用與扭轉變形。常規設計會根據既有規范對結構進行設計，但是這種設計往往不考慮結構用料，會造成一定程度的浪費。為了更好的優化結構受力及結構傳力性能，本案例對橋面與墩柱的承接部分結構進行優化設計。
【2】 模型資料
本次分析模型針對結構的橋面與墩柱的承接部分，其模型尺寸見圖1，
圖1橋梁整體結構及其尺寸
模型使用中承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載，橋墩底面與橋面兩側的固定約束。荷載作用承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊的集中力作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載。它們分別作用在結構的各橋面表面，墩柱位置，橋面兩端，橋面兩側。
【3】 建模及分析過程
1. 模型
2.荷載及邊界條件
橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載，橋墩底面與橋面兩側的固定約束。荷載作用承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊的集中力作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載。
3. 荷載作用下結構的受力云圖及變形云圖
【4】 優化參數設定
為了更好的優化模型使模型的結構更加節約材料，對模型進行了xxx優化，優化控制參數為質量空間為質量總體積的30%,40%和45%，厚度約束最小為0.035744m.
展開 abaqus薄板線性振動與非線性振動對比分析 ￥29.9
左端固支（U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0）
右端對端點約束（U2=U3=UR1=UR2=UR3=0）
1.5 荷載作用
1.5.1 脈沖荷載
脈沖荷載作用在斜板右端中間節點上,荷載類型：集中力，方向豎直向下。
圖 3 脈沖荷載加載
圖 4 諧波均布荷載加載
1.5.2 諧波均布荷載
諧波均布荷載垂直向下作用在斜板上，荷載類型：壓強，t=[0,20]second，作用在斜板板面上，方向豎直向下。幅值按照Periodic函數輸入圓頻率10生成，荷載周期T=0.628318531s。由圖 5所示，生成的諧波均布荷載時長2s，當分析步時間長度取10時，可求得，t=[0,20]second的受力行為。
圖 5 諧波均布荷載
2 動力分析
2.1 脈沖荷載
2.1.1線性分析
分析步類型：動力，顯式
t=0.5s時，脈沖荷載達到峰值F=1000N，提取該時刻的Von Mises應力云圖和垂直方向位移云圖研究斜板的受力行為，板跨中截面各節點的垂直方向加速度響應。
圖 6 豎向位移云圖（線性分析）
圖 7 Von Mises應力云圖（線性分析）
2.1.2線性和非線性分析結果對比
選擇跨中中結點和邊結點處置方向加速度響應線性分析和非線性分析對比。
展開 公式中的截面特性
軟件中的截面特性
三、純彎構件Mcr
參考公式：7.10
解析解-167kN*m：
RFEM6數值解-165kN*m:
純彎荷載下Mcr誤差：-1.2%
四、均布荷載Mcr
參考公式：7.35
解析解-142kN*m：
RFEM6數值解-139kN*m:
荷載作用在上翼緣
均布荷載下Mcr誤差：-2.15%
五、集中荷載Mcr
參考公式：7.41
解析解-160kN*m：
RFEM6數值解-157kN*m:
荷載作用在上翼緣
集中荷載下Mcr誤差：-1.9%
結論1:以上情況，RFEM6屈曲分析得到的Mcr與解析公式最大誤差2.15%。
六、數值法與規范法得到的φb差異
由以上對比可見，軟件中屈曲分析得到的各種荷載情況下的臨界彎矩和解析法是基本一致的，誤差在3%以內。
那么由Mcr/(Wx*fy)=Mcr/My（以下簡稱數值法）計算得到的φb和由附錄C.0.1-1公式（以下簡稱規范法）得到的φb是否會一樣呢？
我們對上面三個工況，使用鋼結構設計模塊進行設計，通過構件驗算報告可以查得。
工況1-純彎荷載
工況2-均布荷載
工況3-集中荷載
?
結論2：規范法得到的φb比數值法得到的略大，最大誤差10%。具體原因在下文。
七、φb差異原因分析
《鋼結構穩定理論與設計》書中提到，為了得到便于手算的φb公式，對扭轉慣性矩It和翹曲慣性矩Iw的計算公式進行了簡化，導致It,Iw均比軟件得到的值偏大。
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圖1 模型尺寸信息
【荷載&邊界設置】本次荷載選擇為自重和橋面均布荷載，在兩側拱腳處固結。
圖2 邊界條件設置
【優化參數設置】首先在ABAQUS中設置拓撲優化，選擇凍結荷載和邊界區域，然后設置應變能和體積，通過不斷縮小體積閾值實現規定條件下的最大剛度，本次體積閾值分別設置為0.1，0.2和0.3。
第二步：Matlab 讀入excel信息自動輸出命令流
命令流生成：
節點定義：*N命令自動排列，支持局部坐標系轉換；單元連接：*E命令智能重建拓撲關系，確保板梁節點無縫耦合；荷載與邊界：自動轉換集中力、均布荷載為APDL語法，約束條件100%還原。
邊界條件為保持試樣左右端固定，在試樣上方施加豎向均布荷載為100N，其余條件保持原有模型不發生改變，裂紋深度為5mm。
圖 3 脈沖荷載加載
圖 4 諧波均布荷載加載
1.5.2 諧波均布荷載
諧波均布荷載垂直向下作用在斜板上，荷載類型：壓強，t=[0,20]second，作用在斜板板面上，方向豎直向下。幅值按照Periodic函數輸入圓頻率10生成，荷載周期T=0.628318531s。
工況1-純彎荷載
工況2-均布荷載
工況3-集中荷載
?
結論2：規范法得到的φb比數值法得到的略大，最大誤差10%。具體原因在下文。
2 有限元模型和綁定接觸
圖1 底部固定約束，殼單元施加均布荷載
圖2 目標單元和接觸單元
3 計算結果
圖3 von Mises stress
圖4 X-Component of displacement
付費內容為相關命令流。
懸臂梁長度為60mm，其橫截面尺寸為H*B=10mm*6mm，材料為鋼材，牌號為Q235B，其=彈性模量為200Gpa，泊松比為0.3，其端部承受集中載荷P=100N，沿梁的長度方向承受均布荷載q=1N/mm
2。
如下圖所示。
另一方面，根據對尾礦壩破壞案例的觀察發現，潰壩的部位大部分出現在壩長的中間部位，類似于一個梁受均布荷載作用下的最大彎矩處，盡管這種類比沒有嚴格的理論證明。
基于上述假設，我們的計算剖面選擇在壩體南側的中間部位，這個剖面對應于巖土工程勘察剖面12#。
2. 12#剖面
12#剖面共有10個鉆孔，其中4個鉆孔在壩體外側，6個鉆孔在尾礦庫內。
懸臂梁長度為60mm，其橫截面尺寸為H*B=10mm*6mm，材料為鋼材，牌號為Q235B，其=彈性模量為200Gpa，泊松比為0.3，其端部承受集中載荷P=100N，沿梁的長度方向承受均布荷載q=1N/mm2。如下圖所示。
二、前處理
2.1創建幾何
當用戶自定義視圖時，即確定觀察模型的角度時，需要執行/VIEW命令。
懸臂梁長度為60mm，其橫截面尺寸為H*B=10mm*6mm，材料為鋼材，牌號為Q235B，其=彈性模量為200Gpa，泊松比為0.3，其端部承受集中載荷P=100N，沿梁的長度方向承受均布荷載q=1N/mm2。如下圖所示。
二、前處理
2.1創建幾何
當用戶自定義視圖時，即確定觀察模型的角度時，需要執行/VIEW命令。
