粘弹性人工边界在ANSYS中的实现.doc

p（t）=2-t       当1<=t<=2时

p（t）=0       当t>2时

材料弹性模量E=2.5，泊松比0.25，密度1

网格尺寸0.1X0.1，在网格边界上所有结点加法向和切向combin14号单元用以模拟粘弹性人工边界（有关理论可参考刘晶波老师的相关文章）。

combine14单元的两个结点，其中一个与实体单元相连，另一个结点固定。

网格图如图1所示

时程分析的时间步长为0.02秒，共计算16秒。

计算得到四个控制点位移时程图如图2所示，控制点坐标A（0,2）、B（0,1）、C（0,0）、D（2,2）.

计算所用命令流如下：

/PREP7

L=4      !

水平长度

H=2          !

竖起深度

E=2.5     !

弹性模量

density=1   !

密度

nu=0.25    !

泊松比

dxyz=0.1   !

网格尺寸

G   =E/（2.*（1.+nu））    !

剪切模量

alfa=E*（1-nu）/（（1.+nu）*（1.-2.*nu））  !

若计算平面应力，此式需要修改

Cp=sqrt（alfa/density）    !

压缩波速

Cs=sqrt（g/density）     !

剪切波速

R=sqrt（L*L/4.+H*H/4.）    !

波源到边界点等效长度

KbT=0.5*G/R*dxyz

KbN=1.0*G/R*dxyz

CbT=density*Cs*dxyz

CbN=density*Cp*dxyz

ET,1,plane42,,,2   !

按平面应变计算

et,2,combin14,,,2   !

切向

et,3,combin14,,,2   !

法向

r,2,KbT,CbT

r,3,KbN,CbN

MP,EX,1,E

MP,PRXY,1,nu

MP,DENS,1,density

rectng,-L/2.,L/2,0.,H

asel,all

aesize,all,dxyz

mshape,0,2D

mshkey,1

amesh,all

!

以下建立底边界法向和切向弹簧阻尼单元

nsel,s,loc,y,0.

*get,np,node,,count     !

得到选中的结点数，存入np

*get,npmax,node,,num,maxd    !

得到已经定义的最大结点数，存入npmax

*do,ip,1,np

 npnum=node（（ip-1）*dxyz-L/2.,0.,0.）

 x=nx（npnum）

 y=ny（npnum）

 z=nz（npnum）

 npmax=npmax+1

 n,npmax,x.,y-dxyz/2,z    !

定义底边界法向结点以便与边界点形成法向单元

 type,3

 real,3

 e,npnum,npmax

 d,npmax,all,0.       !

约束新生成的点

 npmax=npmax+1

 n,npmax,x-dxyz/2.,y,z    !

定义底边界切向结点以便与边界点形成切向单元

 type,2

 real,2

 e,npnum,npmax

 d,npmax,all,0.       !

约束新生成的点

*enddo

!

以下建立左边界法向和切向弹簧阻尼单元

nsel,s,loc,x,-L/2

*get,np,node,,count     !

得到选中的结点数，存入np

*get,npmax,node,,num,maxd    !

得到已经定义的最大结点数，存入npmax

*do,ip,2,np       !

侧边界最下面一个点按底边界上处理

 npnum=node（-L/2,（ip-1）*dxyz,0.）

 x=nx（npnum）

 y=ny（npnum）

 z=nz（npnum）

 npmax=npmax+1

 n,npmax,x-dxyz/2.,y,z    !

定义左边界法向结点以便与边界点形成法向单元

 type,3

 real,3

 e,npnum,npmax

 d,npmax,all,0.       !

约束新生成的点

 npmax=npmax+1

 n,npmax,x,y-dxyz/2.,z    !

定义左边界切向结点以便与边界点形成切向单元

 type,2

 real,2

 e,npnum,npmax

 d,npmax,all,0.       !

约束新生成的点

*enddo

!

以下建立右边界法向和切向弹簧阻尼单元

nsel,s,loc,x,L/2

*get,np,node,,count     !

得到选中的结点数，存入np

*get,npmax,node,,num,maxd    !

得到已经定义的最大结点数，存入npmax

*do,ip,2,np       !

侧边界最下面一个点按底边界上处理

 npnum=node（L/2,（ip-1）*dxyz,0.）

 x=nx（npnum）

 y=ny（npnum）

 z=nz（npnum）

 npmax=npmax+1

 n,npmax,x+dxyz/2.,y,z    !

定义右边界法向结点以便与边界点形成法向单元

 type,3

 real,3

 e,npnum,npmax

 d,npmax,all,0.       !

约束新生成的点

 npmax=npmax+1

 n,npmax,x,y-dxyz/2.,z    !

定义右边界切向结点以便与边界点形成切向单元

 type,2

 real,2

 e,npnum,npmax

 d,npmax,all,0.       !

约束新生成的点

*enddo

allsel,all

/pnum,type,1

/number,1

eplot

finish

/solu

ANTYPE,trans

!

* 

TRNOPT,FULL

LUMPM,0

btime=0.02

etime=16.00

dtime=0.02

*DO,itime,btime,etime,dtime

 TIME,itime

 nsel,s,loc,y,H      !

选中需要加荷载的点

 nsel,r,loc,x,-L/4,L/4

 *if,itime,lt,1.,then

  f,all,fy,1*itime

 *elseif,itime,ge,1.0,and,itime,le,2.0

  f,all,fy,1*（2-itime）

 *else

  f,all,fy,0.0

 *endif

 allsel,all

 SOLVE

*ENDDO

另外，还用自己编写的有限元程序计算了一下这个例子，并与ANSYS得到的结果进行了比较，结果非常吻合，这里给出A点的比较结果。