面载荷与压力载荷

本文摘要（由AI生成）：

文章主要介绍了面载荷和压力载荷的概念、区别以及如何定义和施加这两种载荷。面载荷和压力载荷都是施加在面上的分布载荷，它们的相同点是单位面积上的载荷大小，不同之处在于面载荷是一个矢量，需要指定方向矢量，而压力载荷是一个标量，力的方向总是与表面垂直。在Abaqus/CAE中，用户可以通过Surface traction标签页来定义和施加这两种载荷，包括选择分布类型、表面力类型、方向矢量、坐标系、幅值曲线等。在有限元模型分析过程中，用户需要正确定义材料参数、施加荷载和边界条件、定义接触和约束关系、定义分析过程、选择单元类型并进行单元有效性验证，才能得到准确的分析结果。

面载荷（surface traction）和压力载荷（pressure）都是施加在面上的分布载荷，二者的相同是：面载荷和压力载荷的值的都是单位面积上的载荷大小；

不同之处在于：压力载荷是一个标量，力的方向总是与表面垂直；面载荷是一个矢量，其方向可以是任意的，定义面载荷时必须指定其方向矢量（direction vector）”，其他的选项如图1所示，详细介绍如下：

1）Distribution选项可以选择表面载荷为均匀分布（Uniform）或用户自定义分布；

2）Traction选项下可以选择剪切表面力（shear）或一般表面力（General）；

3）压力载荷不需要指定方向，施加的压力与表面垂直；表面力载荷必须指定其方向Direction，Abaqus/CAE中会让读者选择两个点确定矢量方向（第1点和第2点的连线方向）；对于用户定义的矢量方向，还可以指定坐标系，默认是整体坐标系，根据需要，可以指定局部坐标系。

4）Magnitude选项用来指定面力的大小，默认是Ramp幅值曲线，用户可以根据需要选择周期性的或表格类型的幅值曲线；

5）在有限元模型分析过程中，研究对象会产生变形，默认情况下，Abaqus是基于变形后面积确定表面荷载的大小（Traction is defined per unit deformed area）,用户根据需要可以选择基于未变形面积确定表面荷载的大小（Traction is defined per unit undeformed area）。

图1  Surface traction标签页

用户在进行有限元分析的过程中，正确的材料参数定义、正确地施加荷载和边界条件，正确地定义接触和约束关系、正确地定义分析过程（尤其是多分析步分析，分析步的类型、顺序、时间等代表的是仿真的过程，是用户将实际问题抽象为有限元问题的本质；多分析步分析，荷载、边界条件、接触等有些分析步是激活状态，有的分析步是抑制状态，有的分析步是修改值状态，其实构成了复杂的排列组合关系，正确设置很关键），正确地选择单元类型并进行单元有效性验证，是建模的核心问题，一定重视。