4. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ

Приложение граничных условий наиболее важный шаг FE анализа. Для моделирования ограничений, накладываемых на физическое движение структуры должны быть определены граничные условия перемещений A, B. Приложенные ограничения могут иметь нулевое A и не нулевое B значение. Также есть граничные условия по нагрузке C.

Граничные условия (связи и нагрузки) прикладываются только в узлах. Максимальное количество граничных условий для узла равно числу его степеней свободы – 3 связи или силы в этом примере.

Необходимо принимать большую осторожность, так чтобы конечно-элементная модель не была ни под ограничением, ни над ограничением. Невозможно зафиксировать все степени свободы (все узловые перемещения) для элемента. Лучше убрать этот элемент из модели. Невозможно зафиксировать узел и приложить силу в одном и том же направлении. Отсутствие ограничений по оси может привести к сдвигу по оси из-за ошибок числовых вычислений. Правильные граничные условия должны иметь, по крайней мере, одно ограничение для каждой оси.

Для моделирования растяжения, чистого изгиба и среза может применяться набор разных нагрузок и граничных условий.

В этом примере имеются три плоскости симметрии. Если куб более гибок, чем плиты пресса, то нет необходимости моделировать всю структуру. Все точки верхней поверхности куба будут иметь равные вертикальные перемещения.

Принцип Сен-Венана:: Два набора статически эквивалентных сил дают одинаковое поле напряжений на расстоянии большем, по сравнению с размерами поперечного сечения: b > a. Принцип часто применяется, для того чтобы заменить сложные граничные условия статически эквивалентными нагрузками. Рисунок показывает две эквивалентные схемы загрузки.

Напряжения растяжения - главная причина большинства разрушений. Если зона максимальных растягивающих напряжений лежит вне точки приложения силы, то нет необходимости иметь мелкую сеть в этой точке. В точке приложения силы имеются сжимающие напряжения

Это пример того, как распределенная нагрузка распределяется по узлам. Сумма сил равна 18 кг для половины пластины. Сила может быть распределена по 3 кг на 6 узлов.