【ansys workbench】18.实际问题：均布载荷的简化

本篇博客是根据阅读公众号“机械人读书笔记”而来的学习笔记~

一、简化载荷和真实受力的分析结果对比

例：桌面放置物体，考察桌子正中间放置一个质量为45.4kg的长方体，考察桌子的变形情况。
材料：结构钢

导入模型，进入到分析界面。

选择上面的小物体part 2 ，然后将它压缩掉suppress。然后发现connections中的contacts前面是个×，说明没有啦。
将mesh中的sizing先设置成5mm，生成先看一下。
进行约束条件设置。
在四个桌子脚底设置fixed support，在物体所在的那个面施加载荷445.5N（注意题干给的kg和N的换算）；求解
因为要看桌子的变形情况，所以在solution那里添加total deformation即可。

现在需要来分析一下结果是否正确。
在最初界面中将此模块duplicate一下。之前那个是采用均布载荷去代替的，现在这个我们用真实接触去验证一下。
首先将桌子上面那个物体解压缩unsuppress；
然后就需要对接触进行设置，connections-contacts-contact region，在type那里选择带摩擦的接触，frictional，0.2；
然后进行网格划分，不需要改任何设置，直接生成就可以；
删掉之前施加的445.5N的载荷，相应的增加一个物体的重力，在惯性力inertial中的standard earth gravity地球引力，这个设置非常简单，只需要选择载荷方向就可以，在direction那里选择就可以了；
求解；
在solution那里的上面菜单栏的探针probe中选择force reaction，然后在boundary condition中选择fixed support，生成，可以看到Z Axis上的反力是704.49N，去第一个模块那里也进行这个操作，发现是445.5N的反力。
这是为什么呢？再去验证一下物体和桌子之间接触的反力。仍然选择force reaction ，然后再location method那里将边界boundary condition改为接触区域contact region，此时还不可以，还需要去求解器analysis settings那里去设置。在求解器那里的输出设置output controls那里的节点设置nodal forces将no改为yes，然后再去接触反力那里去生成。此时会报错，这是因为之前已经求解过了，我们去solution那里clear data，然后再重新求解。
算出来接触力就是445N，这个问题出在增加重力的时候，不仅增加了物体的重力，还增加了桌子的重力。那么我们再去均布载荷那个模块中增加重力，点击static structural，在上面的菜单栏中的inertial 中选择standard earth gravity，注意一下方向就行。然后再去求解，发现Z axis就变成了704N。

对结果进行对比：
对于均布载荷模块的total deformation，发现最大是0.0925mm；对于真实接触模块，我们重新添加total deformation，然后选择桌子，发现最大是0.0693mm；结果相差了25％，相差太大，说明这个结果是有问题的。

简化过程中的惯性认知：
分析过程中唯一不一样的地方就是载荷的简化，载荷这件事看上去似乎非常不可能，这个边界条件难道不是均布的吗？
其实，在现实状况下，结构分析中均布载荷是极少的，我们理所当然地认为均布载荷这个情况多数时候是错误的。
那这个载荷的问题到底出在哪里？这涉及到之前提到的重要的知识点-----圣维南原理！

二、圣维南原理的理解

圣维南原理：分布在弹性体上一小块面积或体积内的载荷所引起的物体中的应力，在离载荷作用区稍远的地方，基本上只同载荷的合力和合力矩有关；载荷的具体分布只影响载荷作用区附近的应力分布。
还有一种等价说法：如果作用在弹性体某一小块面积或体积上的载荷的合力和合力矩都等于0，则在远离载荷作用区的地方，应力就小得几乎等于0。

在真实接触那个模块上，单击solution，上面的菜单栏中的tools中选择接触工具contact tool；右键contact tool，然后选择insert中的压力pressure，生成一下；可以在pressure中看到这个面所受的力，可以看出这个面并不是均布的，大部分区域都是深蓝色的，也就是应力为0，只在四个角处有应力，所以真实接触中并不是均布载荷！