structuralBoundaryLoad
Задайте граничные загрузки для структурной модели
Синтаксис
Описание
structuralBoundaryLoad( задает поверхностную тягу, давление и поступательную жесткость на контуре типа structuralmodel,RegionType,RegionID,'SurfaceTraction',STval,'Pressure',Pval,'TranslationalStiffness',TSval)RegionType с RegionID Идентификационные номера.
Поверхностная тяга определяется, когда распределенные нормальные и тангенциальные силы, действующие на контур, решили вдоль глобальной Декартовой системы координат.
Давление должно быть задано в направлении, которое нормально к контуру. Положительное значение давления действует в контур (например, сжатие). Отрицательное значение давления действует далеко от контура (например, всасывание).
Поступательная жесткость является распределенной пружинной жесткостью для каждого поступательного направления. Поступательная жесткость используется, чтобы смоделировать эластичную основу.
structuralBoundaryLoad не требует, чтобы вы задали все три граничных загрузки. В зависимости от вашей проблемы структурного анализа можно задать одну или несколько граничных загрузок путем выбора соответствующих аргументов и исключения других. Можно задать поступательную жесткость для любой структурной модели. Задавать давление или поверхностную тягу, structuralmodel должна быть статическая, переходная модель, или частотной характеристики. Структурные модели для модального анализа не могут иметь давления или поверхностной тяги.
Граничная загрузка по умолчанию является граничным условием без напряжения.
structuralBoundaryLoad( задает сконцентрированную силу в вершине с structuralmodel,'Vertex',VertexID,'Force',Fval)VertexID номер. Можно задать силу только если structuralmodel статическая, переходная модель, или частотной характеристики. Структурные модели для модального анализа не могли сконцентрировать силу.
structuralBoundaryLoad(___,'Vectorized','on') векторизованная функциональная оценка использования, когда вы передаете указатель на функцию в качестве аргумента. Если ваш указатель на функцию вычисляет векторизованным способом, то использование этого аргумента экономит время. Смотрите Векторизацию (MATLAB). Для получения дополнительной информации на этой оценке, смотрите Непостоянные Граничные условия.
Используйте этот синтаксис с любым из входных параметров от предыдущих синтаксисов.
structuralBoundaryLoad(___,'Pressure', позволяет вам задать форму и длительность непостоянного импульса давления и гармонического возбуждения для переходной структурной модели, не создавая указатель на функцию. При использовании этого синтаксиса необходимо задать модель, тип области и ID области и давление. Поверхностная тяга и поступательная жесткость являются дополнительными аргументами. Этот синтаксис не работает на статический, модальный анализ и модели частотной характеристики.Pval,Name,Value)
structuralBoundaryLoad( позволяет вам задать форму и длительность непостоянной сконцентрированной силы и гармонического возбуждения для переходной структурной модели, не создавая указатель на функцию.structuralmodel,'Vertex',VertexID,'Force',Fval,Name,Value)
boundaryLoad = structuralBoundaryLoad(___)
Примеры
Примените фиксированные контуры и задайте поверхностную тягу
Применяйтесь закрепил контуры и тягу на двух концах биметаллического кабеля.
Создайте структурную модель.
structuralModel = createpde('structural','static-solid');
Создайте вложенные цилиндры, чтобы смоделировать биметаллический кабель.
gm = multicylinder([0.01,0.015],0.05);
Присвойте геометрию структурной модели и постройте геометрию.
structuralModel.Geometry = gm; pdegplot(structuralModel,'CellLabels','on','FaceLabels','on','FaceAlpha',0.4)
Для каждого металла задайте модуль Молодежи и отношение Пуассона.
structuralProperties(structuralModel,'Cell',1,'YoungsModulus',110E9, ... 'PoissonsRatio',0.28); structuralProperties(structuralModel,'Cell',2,'YoungsModulus',210E9, ... 'PoissonsRatio',0.3);
Укажите, что стоит 1, и 4 зафиксированные контуры.
structuralBC(structuralModel,'Face',[1,4],'Constraint','fixed')
ans =
StructuralBC with properties:
RegionType: 'Face'
RegionID: [1 4]
Vectorized: 'off'
Boundary Constraints and Enforced Displacements
Displacement: []
XDisplacement: []
YDisplacement: []
ZDisplacement: []
Constraint: "fixed"
Radius: []
Reference: []
Boundary Loads
Force: []
SurfaceTraction: []
Pressure: []
TranslationalStiffness: []
Задайте поверхностную тягу для поверхностей 2 и 5.
structuralBoundaryLoad(structuralModel,'Face',[2,5],'SurfaceTraction',[0;0;100])
ans =
StructuralBC with properties:
RegionType: 'Face'
RegionID: [2 5]
Vectorized: 'off'
Boundary Constraints and Enforced Displacements
Displacement: []
XDisplacement: []
YDisplacement: []
ZDisplacement: []
Constraint: []
Radius: []
Reference: []
Boundary Loads
Force: []
SurfaceTraction: [3x1 double]
Pressure: []
TranslationalStiffness: []
Задайте поступательную жесткость
Создайте структурную модель.
structuralModel = createpde('structural','static-solid');
Создайте геометрию блока.
gm = multicuboid(20,10,5);
Присвойте геометрию структурной модели и постройте геометрию.
structuralModel.Geometry = gm; pdegplot(structuralModel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.5)
Задайте модуль Молодежи и отношение Пуассона.
structuralProperties(structuralModel,'YoungsModulus',30, ... 'PoissonsRatio',0.3);
Нижняя поверхность блока опирается на эластичную основу (пружина). Чтобы смоделировать эту основу, задайте поступательную жесткость.
structuralBoundaryLoad(structuralModel,'Face',1,'TranslationalStiffness',[0;0;30])
ans =
StructuralBC with properties:
RegionType: 'Face'
RegionID: 1
Vectorized: 'off'
Boundary Constraints and Enforced Displacements
Displacement: []
XDisplacement: []
YDisplacement: []
ZDisplacement: []
Constraint: []
Radius: []
Reference: []
Boundary Loads
Force: []
SurfaceTraction: []
Pressure: []
TranslationalStiffness: [3x1 double]
Прикладывайте сконцентрированную силу в точке
Задайте значение силы в вершине геометрии.
Создайте структурную модель для статического анализа твердой (3-D) проблемы.
model = createpde('structural','static-solid');
Создайте геометрию, которая состоит из двух кубоидов, сложенных друг на друге.
gm = multicuboid(0.2,0.01,[0.01 0.01],'Zoffset',[0 0.01]);Включайте геометрию в структурную модель.
model.Geometry = gm;
Постройте геометрию и отобразите метки поверхности. Вращайте геометрию так, чтобы вы видели метки поверхности на левой стороне.
figure pdegplot(model,'FaceLabels','on'); view([-67 5])
Постройте геометрию и отобразите метки вершины. Вращайте геометрию так, чтобы вы видели метки вершины на правой стороне.
figure pdegplot(model,'VertexLabels','on','FaceAlpha',0.5) xlim([-0.01 0.1]) zlim([-0.01 0.02]) view([60 5])
Задайте модуль Молодежи, отношение Пуассона и массовую плотность материала.
structuralProperties(model,'YoungsModulus',201E9,'PoissonsRatio',0.3);
Укажите, что стоит 5, и 10 зафиксированные контуры.
structuralBC(model,'Face',[5 10],'Constraint','fixed');
Задайте сконцентрированную силу в вершине 6.
structuralBoundaryLoad(model,'Vertex',6,'Force',[0;10^4;0])
ans =
StructuralBC with properties:
RegionType: 'Vertex'
RegionID: 6
Vectorized: 'off'
Boundary Constraints and Enforced Displacements
Displacement: []
XDisplacement: []
YDisplacement: []
ZDisplacement: []
Constraint: []
Radius: []
Reference: []
Boundary Loads
Force: [3x1 double]
SurfaceTraction: []
Pressure: []
TranslationalStiffness: []
Задайте давление для модели частотной характеристики
Используйте указатель на функцию, чтобы задать зависимое частотой давление для модели частотной характеристики.
Создайте модель частотной характеристики для 3-D проблемы.
fmodel = createpde('structural','frequency-solid');
Импортируйте и постройте геометрию.
importGeometry(fmodel,'TuningFork.stl'); figure pdegplot(fmodel,'FaceLabels','on')
Задайте загрузку давления на зубец (столкнитесь 11) как короткий прямоугольный импульс давления. В частотном диапазоне этот импульс давления является модульной загрузкой, равномерно распределенной через все частоты.
structuralBoundaryLoad(fmodel,'Face',11,'Pressure',1);
Теперь задайте зависимую частотой загрузку давления, например, .
pLoad = @(location,state) exp(-(state.frequency-1E3).^2/1E5); structuralBoundaryLoad(fmodel,'Face',12,'Pressure',pLoad);
Задайте непостоянное давление для переходной модели при помощи указателя на функцию
Используйте указатель на функцию, чтобы задать гармонично различное давление в центре тонкой 3-D пластины.
Создайте переходную динамическую модель для 3-D проблемы.
structuralmodel = createpde('structural','transient-solid');
Создайте геометрию, состоящую из тонкой 3-D пластины с маленькой пластиной в центре. Включайте геометрию в модель и постройте его.
gm = multicuboid([5,0.05],[5,0.05],0.01); structuralmodel.Geometry = gm; pdegplot(structuralmodel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.5)
Увеличьте масштаб, чтобы видеть метки поверхности на маленькой пластине в центре.
figure pdegplot(structuralmodel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.25) axis([-0.2 0.2 -0.2 0.2 -0.1 0.1])
Задайте модуль Молодежи, отношение Пуассона и массовую плотность материала.
structuralProperties(structuralmodel,'YoungsModulus',210E9,... 'PoissonsRatio',0.3,... 'MassDensity',7800);
Укажите, что все поверхности на периферии тонкой 3-D пластины являются зафиксированными контурами.
structuralBC(structuralmodel,'Constraint','fixed','Face',5:8);
Примените гармонично различную нагрузку давления на маленькую поверхность в центре пластины.
plungerLoad = @(location,state)5E7.*sin(25.*state.time); structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Face',12,'Pressure',plungerLoad)
ans =
StructuralBC with properties:
RegionType: 'Face'
RegionID: 12
Vectorized: 'off'
Boundary Constraints and Enforced Displacements
Displacement: []
XDisplacement: []
YDisplacement: []
ZDisplacement: []
Constraint: []
Radius: []
Reference: []
Boundary Loads
Force: []
SurfaceTraction: []
Pressure: @(location,state)5E7.*sin(25.*state.time)
TranslationalStiffness: []
Time Variation of Force, Pressure, or Enforced Displacement
StartTime: []
EndTime: []
RiseTime: []
FallTime: []
Sinusoidal Variation of Force, Pressure, or Enforced Displacement
Frequency: []
Phase: []
Подайте синусоидальное давление путем определения частоты
Задайте гармонично различное давление в центре тонкой 3-D пластины путем определения ее частоты.
Создайте переходную динамическую модель для 3-D проблемы.
structuralmodel = createpde('structural','transient-solid');
Создайте геометрию, состоящую из тонкой 3-D пластины с маленькой пластиной в центре. Включайте геометрию в модель и постройте его.
gm = multicuboid([5,0.05],[5,0.05],0.01); structuralmodel.Geometry=gm; pdegplot(structuralmodel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.5)
Увеличьте масштаб, чтобы видеть метки поверхности на маленькой пластине в центре.
figure pdegplot(structuralmodel,'FaceLabels','on','FaceAlpha',0.25) axis([-0.2 0.2 -0.2 0.2 -0.1 0.1])
Задайте модуль Молодежи, отношение Пуассона и массовую плотность материала.
structuralProperties(structuralmodel,'YoungsModulus',210E9,... 'PoissonsRatio',0.3,... 'MassDensity',7800);
Укажите, что все поверхности на периферии тонкой 3-D пластины являются зафиксированными контурами.
structuralBC(structuralmodel,'Constraint','fixed','Face',5:8);
Примените гармонично различную нагрузку давления на маленькую поверхность в центре пластины.
structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Face',12,'Pressure',5E7,'Frequency',25)
ans =
StructuralBC with properties:
RegionType: 'Face'
RegionID: 12
Vectorized: 'off'
Boundary Constraints and Enforced Displacements
Displacement: []
XDisplacement: []
YDisplacement: []
ZDisplacement: []
Constraint: []
Radius: []
Reference: []
Boundary Loads
Force: []
SurfaceTraction: []
Pressure: 50000000
TranslationalStiffness: []
Time Variation of Force, Pressure, or Enforced Displacement
StartTime: []
EndTime: []
RiseTime: []
FallTime: []
Sinusoidal Variation of Force, Pressure, or Enforced Displacement
Frequency: 25
Phase: []
Примените прямоугольный импульс давления на контур
Создайте переходную структурную модель.
structuralModel = createpde('structural','transient-solid');
Импортируйте и постройте геометрию.
importGeometry(structuralModel,'BracketWithHole.stl'); pdegplot(structuralModel,'FaceLabels','on') view(-20,10)
Задайте модуль Молодежи и отношение Пуассона.
structuralProperties(structuralModel,'YoungsModulus',200e9, ... 'PoissonsRatio',0.3,... 'MassDensity',7800);
Укажите, что стоят 4, фиксированный контур.
structuralBC(structuralModel,'Face',4,'Constraint','fixed');
Примените прямоугольный импульс давления на поверхность 7 в направлении, нормальном к поверхности.
structuralBoundaryLoad(structuralModel,'Face',7,'Pressure',10^5,... 'StartTime',0.1,'EndTime',0.5)
ans =
StructuralBC with properties:
RegionType: 'Face'
RegionID: 7
Vectorized: 'off'
Boundary Constraints and Enforced Displacements
Displacement: []
XDisplacement: []
YDisplacement: []
ZDisplacement: []
Constraint: []
Radius: []
Reference: []
Boundary Loads
Force: []
SurfaceTraction: []
Pressure: 100000
TranslationalStiffness: []
Time Variation of Force, Pressure, or Enforced Displacement
StartTime: 0.1000
EndTime: 0.5000
RiseTime: []
FallTime: []
Sinusoidal Variation of Force, Pressure, or Enforced Displacement
Frequency: []
Phase: []
Примените прямоугольный импульс силы в точке
Задайте короткий сконцентрированный импульс силы в вершине геометрии.
Создайте структурную модель для статического анализа твердой (3-D) проблемы.
structuralmodel = createpde('structural','transient-solid');
Создайте геометрию, которая состоит из двух кубоидов, сложенных друг на друге.
gm = multicuboid(0.2,0.01,[0.01 0.01],'Zoffset',[0 0.01]);Включайте геометрию в структурную модель.
structuralmodel.Geometry = gm;
Постройте геометрию и отобразите метки поверхности. Вращайте геометрию так, чтобы вы видели метки поверхности на левой стороне.
figure pdegplot(structuralmodel,'FaceLabels','on'); view([-67 5])
Постройте геометрию и отобразите метки вершины. Вращайте геометрию так, чтобы вы видели метки вершины на правой стороне.
figure pdegplot(structuralmodel,'VertexLabels','on','FaceAlpha',0.5) xlim([-0.01 0.1]) zlim([-0.01 0.02]) view([60 5])
Задайте модуль Молодежи, отношение Пуассона и массовую плотность материала.
structuralProperties(structuralmodel,'YoungsModulus',201E9, ... 'PoissonsRatio',0.3, ... 'MassDensity',7800);
Укажите, что стоит 5, и 10 зафиксированные контуры.
structuralBC(structuralmodel,'Face',[5 10],'Constraint','fixed');
Задайте короткий сконцентрированный импульс силы в вершине 6.
structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Vertex',6,'Force',[0;1000;0], ... 'StartTime',1,'EndTime',1.05)
ans =
StructuralBC with properties:
RegionType: 'Vertex'
RegionID: 6
Vectorized: 'off'
Boundary Constraints and Enforced Displacements
Displacement: []
XDisplacement: []
YDisplacement: []
ZDisplacement: []
Constraint: []
Radius: []
Reference: []
Boundary Loads
Force: [3×1 double]
SurfaceTraction: []
Pressure: []
TranslationalStiffness: []
Time Variation of Force, Pressure, or Enforced Displacement
StartTime: 1
EndTime: 1.0500
RiseTime: []
FallTime: []
Sinusoidal Variation of Force, Pressure, or Enforced Displacement
Frequency: []
Phase: []
Определите нулевое начальное перемещение и скорость.
structuralIC(structuralmodel,'Displacement',[0;0;0],'Velocity',[0;0;0])
ans =
GeometricStructuralICs with properties:
RegionType: 'Cell'
RegionID: [1 2]
InitialDisplacement: [3×1 double]
InitialVelocity: [3×1 double]
Сгенерируйте мелкую сетку.
generateMesh(structuralmodel,'Hmax',0.02);Поскольку загрузка является нулем для начального отрезка времени и применяется только в течение короткого времени, решите модель для двух отрезков времени. Используйте первый отрезок времени, чтобы найти решение перед импульсом силы.
structuralresults1 = solve(structuralmodel,0:1E-2:1);
Используйте промежуток второго раза, чтобы найти решение в течение и после импульса силы.
structuralIC(structuralmodel,structuralresults1)
ans =
NodalStructuralICs with properties:
InitialDisplacement: [511×3 double]
InitialVelocity: [511×3 double]
structuralresults2 = solve(structuralmodel,[1.001:0.001:1.01 1.02:1E-2:2]);
Постройте значение смещения в узле, соответствующем вершине 6, где вы применили сконцентрированный импульс силы.
loadedNd = findNodes(structuralmodel.Mesh,'region','Vertex',6); plot(structuralresults2.SolutionTimes,structuralresults2.Displacement.uy(loadedNd,:))
Входные параметры
structuralmodel — Структурная модель
StructuralModel объект
Структурная модель, заданная как StructuralModel объект. Модель содержит геометрию, mesh, структурные свойства материала, загрузок тела, граничных загрузок и граничных условий.
Пример: structuralmodel = createpde('structural','transient-solid')
RegionType — Геометрический тип области
'Edge' для 2D модели | 'Face' для 3-D модели
Геометрический тип области, заданный как 'Edge' для 2D модели или 'Face' для 3-D модели.
Пример: structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Face',[2,5],'SurfaceTraction',[0,0,100])
Типы данных: char | string
RegionID — Геометрический ID области
положительное целое число | вектор положительных целых чисел
Геометрический ID области, заданный как положительное целое число или вектор положительных целых чисел. Найдите идентификаторы области при помощи pdegplot.
Пример: structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Face',[2,5],'SurfaceTraction',[0,0,100])
Типы данных: double
VertexID ID вершины
положительное целое число | вектор положительных целых чисел
ID вершины, заданный как положительное целое число или вектор положительных целых чисел. Найдите идентификаторы вершины с помощью pdegplot.
Пример: structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Vertex',6,'Force',[0;10^4;0])
Типы данных: double
STval — Распределенные нормальные и тангенциальные силы на контуре
числовой вектор | указатель на функцию
Распределенные нормальные и тангенциальные силы на контуре, разрешенном вдоль глобальной Декартовой системы координат, заданной как числовой вектор или указатель на функцию. Числовой вектор должен содержать два элемента для 2D модели и три элемента для 3-D модели. Функция должна возвратить матрицу 2D строки для 2D модели и матрицу с тремя строками для 3-D модели. Каждый столбец матрицы должен соответствовать поверхностному вектору тяги, за пределами координирует обеспеченный решателем. В случае переходной структурной модели, STval также может быть функция времени.
Пример: structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Face',[2,5],'SurfaceTraction',[0;0;100])
Типы данных: double | function_handle
Pval — Давление, нормальное к контуру
номер | указатель на функцию
Давление, нормальное к контуру, заданному как номер или указатель на функцию. Функция должна возвратить вектор-строку, где каждый столбец соответствует значению давления, за пределами координирует обеспеченный решателем. Давление положительного значения действует в контур (например, сжатие), в то время как давление отрицательной величины действует далеко от контура (например, всасывание).
В случае переходной структурной модели, Pval также может быть функция времени. В случае частотной характеристики структурная модель, Pval может быть функция частоты (когда определенный функцией указатель) или постоянное давление с той же величиной для широкого спектра частоты.
Пример: structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Face',[2,5],'Pressure',10^5)
Типы данных: double | function_handle
TSval — Распределенная пружинная жесткость
числовой вектор | указатель на функцию
Распределенная пружинная жесткость для каждого поступательного направления раньше моделировала эластичную основу, заданную как числовой вектор или указатель на функцию. Числовой вектор должен содержать два элемента для 2D модели и три элемента для 3-D модели. Пользовательская функция должна возвратить матрицу 2D строки для 2D модели и матрицу с тремя строками для 3-D модели. Каждый столбец этой матрицы соответствует вектору жесткости, за пределами координирует обеспеченный решателем. В случае переходной структурной модели, TSval также может быть функция времени.
Пример: structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Edge',[2,5],'TranslationalStiffness',[0;5500])
Типы данных: double | function_handle
Fval — Сконцентрированная сила
числовой вектор | указатель на функцию
Сконцентрированная сила в вершине, заданной как числовой вектор или указатель на функцию.
Пример: structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Vertex',5,'Force',[0;0;10])
Типы данных: double | function_handle
Аргументы в виде пар имя-значение
structuralBoundaryLoad(structuralmodel,'Face',[2,5],'Pressure',10^5,'RiseTime',0.5,'FallTime',0.5,'EndTime',3)Используйте один или несколько аргументов пары "имя-значение", чтобы задать форму и длительность давления или сконцентрированного импульса силы и гармонического возбуждения для переходной структурной модели только. Задайте давление или обеспечьте значение с помощью Pval или Fval аргумент, соответственно.
Можно смоделировать прямоугольное, треугольное, и трапециевидное давление или сконцентрированные импульсы силы. Если время начала 0, можно не использовать определение его.
Для меандра задайте запуск и время окончания.
Для треугольного импульса задайте время начала и любые два из следующих раз: время нарастания, время спада, и время окончания. Также можно задать все три раза, но они должны быть сопоставимыми.
Для трапециевидного импульса задайте все четыре раза.
Можно смоделировать гармоническое давление или сконцентрированную загрузку силы путем определения ее частоты и начальной фазы. Если начальная фаза 0, можно не использовать определение ее.
Прямоугольный, треугольный, или трапециевидный импульс
Гармоническое давление или сила
Выходные аргументы
Смотрите также
StructuralModel | structuralBC | structuralBodyLoad | structuralDamping | structuralProperties