集中力
關(guān)注創(chuàng)建者：in line 創(chuàng)建時(shí)間：2021-03-09
集中力的視頻教程
HyperMesh+LS-DYNA_施加集中力_LOAD_NODE_SET
本期視頻講解在HyperMesh中LS-DYNA工作環(huán)境下，如何利用*LOAD_NODE_SET關(guān)鍵字施加集中力以及原理。
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ABAQUS-鋁筒非線性屈曲分析
本案例基于ABAQUS的 static riks分析步模擬了厚度為2的鋁筒在集中力作用下發(fā)生局部屈曲的過(guò)程，圓筒采用S4R單元，上下邊界節(jié)點(diǎn)采用rigid node剛性約束，底邊固定，上端RP點(diǎn)施加集中力載荷，輸出位移場(chǎng)，通過(guò)修改inp文件，添加缺陷： *imperfection,file=linear_buckling,step=1 1,0.2 2,0.1 3,0.05 可以看到圓筒局部屈曲褶皺
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電機(jī)振動(dòng)噪聲分析
RMxpt創(chuàng)建電機(jī)模型 Maxwell中計(jì)算磁場(chǎng)力計(jì)算 Maxwell提取時(shí)域集中力 Maxwell頻域?qū)嵅刻摬?em>力的提取 Harmonic進(jìn)行諧響應(yīng)分析，計(jì)算頻率響應(yīng) harmonic-acoustics計(jì)算振動(dòng)噪聲
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集中力的實(shí)例教程
(2)施加載荷：分別施加集中力、集中力偶和均布載荷的方法如下。
①施加集中力：MainMenu >Solution >Define Loads >Apply >Structural >Force/Moment >OnKeypoints → 拾取關(guān)鍵點(diǎn)2→ OK → Lab：FY，VALUE：100 →OK。注意單位是N
②施加集中力偶：MainMenu >Solution >Define Loads >Apply >Structural >Force/Moment >OnKeypoints → 拾取關(guān)鍵點(diǎn)2→ OK → Lab：MZ，VALUE：20e3 →OK。注意單位是N.mm
③施加均布載荷：MainMenu
>Solution >Define Loads >Apply >Structural >Pressure
>On Beams →Pick All→ LKEY：2，VALI：500e-3，VALJ：500e-3→OK。注意單位是N/mm
施加均布載荷的說(shuō)明：根據(jù)實(shí)例中的坐標(biāo)，均布載荷應(yīng)在-Y方向施加。
A.打開(kāi)梁?jiǎn)卧膯卧鴺?biāo)系：UtilityMenu >PlotCtrls >Symbols → ESYS：On→OK
B.檢查梁?jiǎn)卧膯卧鴺?biāo)系，看不清請(qǐng)把單元形狀關(guān)掉，檢查后再把單元形狀打開(kāi)。單元坐標(biāo)系的X、Y和Z坐標(biāo)與整體坐標(biāo)系相同。經(jīng)查，該實(shí)例的單元坐標(biāo)系與整體坐標(biāo)系一致。
C.查看在單元坐標(biāo)系下施加均布載荷的編號(hào)：打開(kāi)ANSYS幫助→索引中選擇Beam188→回車 →在Beam188單元說(shuō)明查看“BEAM188Geometry”說(shuō)明。可見(jiàn)梁?jiǎn)卧鴺?biāo)系的-Y方向施加的均布載荷的編號(hào)為②，數(shù)值應(yīng)是加正值。
展開(kāi) 雖然圓環(huán)的幾何形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，但其在受力狀態(tài)下的變形特征復(fù)雜多樣，尤其是在大變形和塑性階段，結(jié)構(gòu)的非線性行為變得更加顯著。因此，理解圓環(huán)在這種極端條件下的破壞模式，不僅對(duì)學(xué)術(shù)研究具有理論價(jià)值，還對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)和安全評(píng)估具有重要意義。
隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代有限元軟件如Abaqus和iSolver在處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)分析方面提供了強(qiáng)大的工具。通過(guò)這些工具，工程師可以在理論模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行更精細(xì)的數(shù)值模擬，以驗(yàn)證理論預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。因此，在對(duì)此案例的學(xué)習(xí)中，我不僅回顧和學(xué)習(xí)了de Runtz和Hodge的理論推導(dǎo)，還結(jié)合了現(xiàn)代軟件工具的計(jì)算能力對(duì)該案例進(jìn)行建模計(jì)算。通過(guò)結(jié)合理論分析和數(shù)值仿真，我希望能在這些早期研究中的經(jīng)典問(wèn)題得到更深入的理解和啟發(fā)。
為了達(dá)到這一目標(biāo)，我首先在理論層面上回顧了de Runtz和Hodge的推導(dǎo)過(guò)程，著重理解了他們?cè)趫A環(huán)破壞問(wèn)題上的核心思路。接著，我利用Abaqus和iSolver兩個(gè)軟件，針對(duì)他們研究中的典型案例進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)比理論計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果，我期望不僅能驗(yàn)證這些經(jīng)典理論的準(zhǔn)確性，還能探討現(xiàn)代軟件在處理這類問(wèn)題時(shí)的表現(xiàn)，特別是它們?cè)谀M大變形塑性行為中的有效性和局限性。
2 仿真模型
在初始破損的時(shí)刻下，圓環(huán)可以視為在上下中點(diǎn)受到一對(duì)方向相反的集中力作用。因此在有限元軟件中進(jìn)行了如下所示的建模。
部件
建立的圓環(huán)結(jié)構(gòu)直徑為9.6米，壁厚為0.2米，寬度為1米。
材料
分析步
邊界條件
在上下施加一對(duì)對(duì)稱的位移約束，位移距離為1.5 m。
網(wǎng)格
分別使用11220個(gè)、34816個(gè)和60192個(gè)單元對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化，得到的初始破損載荷結(jié)果如表所示。
展開(kāi) 在說(shuō)出筆者看法之前，首先要明確這里的物體指的是什么，力又指的是什么。比如把物體理解成質(zhì)點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)不可能有轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，也就是問(wèn)題本身不成立。在工科理論力學(xué)中，物體的慣常理解是一個(gè)剛體，是一個(gè)，不是兩個(gè)；是剛體，不是變形體。
再來(lái)看力。它的教科書(shū)式定義是物體與物體之間的相互作用。然而，從初中物理到高中物理，再到大學(xué)物理，乃至到了理論力學(xué)，一說(shuō)力，就默認(rèn)為集中力，它有大小、方向和作用點(diǎn)三要素，但是物體之間的相互作用就是集中力？答案當(dāng)然是否！
集中力只是對(duì)物體之間相互作用的一種近似。這種近似要求，相對(duì)于感興趣的現(xiàn)象，相互作用的面積要足夠小，比如上圖中，如果感興趣的是石子下方的膜變形隨位置的變化，那膜與石子之間的相互作用肯定不能簡(jiǎn)化為集中力。比集中力更接近實(shí)際的是分布力（線、面、體)。按分布力的分析會(huì)得到一個(gè)結(jié)果A，再按集中力分析也可得一個(gè)結(jié)果B。如果A與B的差異對(duì)我們所感興趣現(xiàn)象的影響甚微，那么分布力就可以簡(jiǎn)化為集中力（有人會(huì)質(zhì)疑都得到了結(jié)果A，還要B干啥！質(zhì)疑得完全正確，但是A不好得到，往往是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算的一個(gè)界；或者A太復(fù)雜，就只能無(wú)奈地接受B了！沒(méi)辦法，工程分析必須接受現(xiàn)實(shí)條件的限制，無(wú)法像哲學(xué)家和藝術(shù)家那樣能汪洋恣肆）。
另外還要注意，相互作用強(qiáng)度也肯定與相互作用的兩個(gè)物體狀態(tài)有關(guān)，而相互作用又會(huì)改變物體狀態(tài)，所以相互作用的強(qiáng)度與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是耦合的。然而，對(duì)集中力的常規(guī)理解（到理論力學(xué)教學(xué)為止）是不計(jì)兩個(gè)相互作用物體之運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（也只有當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)相互作用的影響可忽略時(shí)，將相互作用理解為教科書(shū)中的集中力，才是有效的）。
綜上，本話題的缺省語(yǔ)境是一個(gè)剛體和一個(gè)集中力。
通常說(shuō)：“力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因”。按照力學(xué)圈的還原論風(fēng)格，這里的力肯定是最簡(jiǎn)單的情形—一個(gè)集中力。物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是物體內(nèi)所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度。
展開(kāi) 使用加力面的方式來(lái)施加集中力，不僅合理，而且方便。
常用的超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力求解方法有：力法、位移法、彎矩分配法、矩陣位移法，以及有限元法等等，前三者適用于超靜定次數(shù)較少情況下的手算，后兩者雖可通過(guò)電算解決任意次數(shù)的超靜定結(jié)構(gòu)，但又存在著建模復(fù)雜的問(wèn)題。為此，本課題擬研發(fā)一種新型求解器，不僅可以計(jì)算出任意高次連續(xù)梁的內(nèi)力，同時(shí)還避免了復(fù)雜建模，具備參數(shù)輸入簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。
2． 求解器原理
求解器的理論基礎(chǔ)為卡式定理，以圖1中的一次超靜定結(jié)構(gòu)為例，推導(dǎo)過(guò)程如下所示。
首先，取消B支座，并用未知力X1代替，形成圖2所示的力法基本單元。接著，以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，AB軸為x軸，建立坐標(biāo)系，并將AB上任意一點(diǎn)x的彎矩M(x)寫成如下形式：
此時(shí)，梁的應(yīng)變能U為：
應(yīng)變能U對(duì)X1求偏微分便可得到B點(diǎn)處的位移：
最后再令B點(diǎn)位移等于0，便可解出未知力X1等于0.375ql。此時(shí)，梁的彎矩圖如圖3所示。
圖1 力學(xué)模型
圖2 基本單元
圖3 彎矩圖
3． 實(shí)例運(yùn)用
結(jié)合Maple語(yǔ)言與卡式定理，便可求解出任意超靜定次數(shù)的連續(xù)梁內(nèi)力。以圖4所示
的四次超靜定連續(xù)梁為例，簡(jiǎn)要描述該求解器的使用方法。
圖4 四次超靜定連續(xù)梁簡(jiǎn)圖
取該連續(xù)梁的基本單元如圖5所示。去除左右兩端固定端，代之以鉸，暴露出支座未知力偶X1和X4；去除中間兩個(gè)鉸支座，暴露出支座未知集中反力X2和X3。
圖5 連續(xù)梁基本單元
將基本單元上的各個(gè)集中力、集中力偶與均布力以矩陣的形式輸入Maple中。以集中力矩陣JZL為例，該矩陣的每一列均代表著一個(gè)集中力，具體如圖6所示。矩陣的第一列表明，該基本單元上作用有大小為128kN的集中力，且該集中力距離左端支座2m，距離右端支座10m。
展開(kāi) 
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集中力的最新內(nèi)容
FEM Loads
使用SDC Verifier中的FEM Loads工具，用戶可以為其模型部件直接分配各種集中力、分布?jí)毫蛷?fù)雜載荷（如風(fēng)載荷、浮力載荷和波浪載荷）。不過(guò)，加速度和力矩必須在Ansys Mechanical中施加。
SDC Verifier提供了一個(gè)直觀的界面，可根據(jù)需要精確調(diào)整每個(gè)載荷，而預(yù)配置的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置有助于確保符合行業(yè)規(guī)范。
對(duì)于中大型地板，需提前預(yù)埋地錨器或調(diào)整墊鐵，墊鐵按 “對(duì)稱分布、間距均勻” 原則擺放，每平方米不少于 4 塊，受力集中區(qū)域加密，為后續(xù)調(diào)平打下穩(wěn)定基礎(chǔ)。
初調(diào)階段以基準(zhǔn)找平為主，將水平儀放在地板中，沿 X、Y 軸兩個(gè)方向檢測(cè)，調(diào)整墊鐵高度讓水平儀氣泡居中，完成初步水平定位。
初調(diào)階段，將調(diào)整墊鐵按“對(duì)稱分布、間距均勻”的原則，放置在平臺(tái)底部四角及中間受力集中區(qū)域，每平方米至少放置4塊墊鐵，墊鐵高度保持一致。
將水平儀放在平臺(tái)臺(tái)面，沿X軸、Y軸兩個(gè)方向分別檢測(cè)，緩慢調(diào)整墊鐵高度，讓水平儀氣泡處于位置，完成初步水平定點(diǎn)。這一步無(wú)需追求致精度，是讓平臺(tái)整體處于水平狀態(tài)，無(wú)明顯傾斜。
手術(shù)醫(yī)生無(wú)需分心于對(duì)焦操作，可以將全部注意力集中在手術(shù)操作本身。而在視網(wǎng)膜高分辨率成像等眼科診斷中，波前傳感和相位恢復(fù)技術(shù)更是不可或缺的利器。
無(wú)焦點(diǎn)全場(chǎng)景清晰成像將醫(yī)生從術(shù)中頻繁對(duì)焦的負(fù)擔(dān)中解放，同時(shí)為顯微診斷提供光學(xué)上可確證的細(xì)節(jié)依據(jù)。
5.4 消費(fèi)電子與自動(dòng)駕駛：小型化與大景深的市場(chǎng)藍(lán)海
在消費(fèi)電子領(lǐng)域，智能手機(jī)對(duì)計(jì)算攝影的追逐已趨白熱化。
框架操作高度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致底座上移，受力支點(diǎn)與的垂直距離大，此時(shí)若電機(jī)安裝偏心、加載力不均衡，易打破受力平衡，使底座一端因受力集中而向上翹起，小幅的受力偏差就會(huì)引發(fā)明顯的翹曲變形。
數(shù)據(jù)顯示，手機(jī)角部著地的損壞率遠(yuǎn)高于面著地，因?yàn)闆_擊力集中于極小面積。
滾筒跌落：針對(duì)TWS耳機(jī)及小型充電寶，模擬在口袋或包里的翻滾碰撞，通常要求連續(xù)跌落300次以上，每50次檢查一次外觀。
3. 檢測(cè)數(shù)據(jù)解讀：從“外損”到“內(nèi)傷”
跌落結(jié)束后，僅憑“屏幕碎沒(méi)碎”判定合格遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
有限元分析結(jié)果顯示，上柱窩與下柱窩作為主要受力集中區(qū)域，其峰值應(yīng)力分別約為 330?MPa 與 334?MPa，均處于材料屈服強(qiáng)度以下，且應(yīng)力分布連續(xù)、無(wú)數(shù)值異常，驗(yàn)證了模型的可靠性與邊界條件設(shè)置的合理性。
墊鐵應(yīng)布置在地腳螺栓兩側(cè)及受力集中區(qū)，每組墊鐵不超過(guò)3-4塊，總高度控制在30-100mm。墊鐵與基礎(chǔ)、墊鐵與平臺(tái)底面的貼合率需達(dá)到70%以上。
平臺(tái)吊裝就位
使用吊車或叉車平穩(wěn)起吊，必和須通過(guò)專用吊耳吊裝，嚴(yán)禁直接捆綁工作面，防止刮傷臺(tái)面。對(duì)準(zhǔn)地腳螺栓孔緩慢下放，將平臺(tái)落在已布置好的墊鐵組上，平臺(tái)底面不得直接接觸基礎(chǔ)。
墊鐵布置
布置原則：地腳螺栓兩側(cè)各 1 組、底座受力集中區(qū)加密、間距≤500~800mm；每組墊鐵不超過(guò) 3~4 塊，總高度 30~100mm。
放置：基礎(chǔ)表面清理干凈，平墊鐵貼實(shí)基礎(chǔ)、斜墊鐵成對(duì)使用；墊鐵與基礎(chǔ)、墊鐵與底座接觸面 **≥70% 貼合 。
2.
橫豎槽鑄鐵平臺(tái)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，集中體現(xiàn)在其突出的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)上，涵蓋材質(zhì)、精度、功能、結(jié)構(gòu)四大維度，多方位滿足工業(yè)精和密作業(yè)的嚴(yán)苛要求。材質(zhì)方面，平臺(tái)均采用HT200-HT300高強(qiáng)度鑄鐵打造，這種材質(zhì)具備優(yōu)良的穩(wěn)定性、耐磨性和減震性，經(jīng)過(guò)人工退火與時(shí)效處理后，能有效消除鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，避免長(zhǎng)期使用中出現(xiàn)變形，確保平臺(tái)精度持久穩(wěn)定，使用壽命可達(dá)數(shù)十年之久，適配重型工件的長(zhǎng)期作業(yè)需求。
