Abaqus边界和载荷op参数详解

Abaqus中施加边界和载荷时，op参数设置不同必然带来结果差异，说明如下

a.载荷

Cload施加集中载荷时，op选项默认设为mod，即保留当前载荷（前一分析步定义载荷）并在此基础上修改已有载荷，或增加新集中载荷（在未定义自由度上）；如op设为new，则所有当前施加在模型上的载荷均被移除（移除时在当前分析步内线性减至零或突降至零，取决于分析步内定义的Amplitude卡片。静力分析中线性移除，动力分析则即刻移除），并重新定义新载荷。

以如下模型为例，第一个分析步在1号螺栓上施加500N力，第二个分析步在2号螺栓上施加1000N力。在第二个分析步中对1号螺栓外载分别按mod和new选项进行定义。

图1  载荷模型

分别输出耦合面参考点的支反力和两加载点的外载变化历程。支反力和两点外载变化曲线如下图

图2  支反力

mod设定，1号螺栓外载在step 1中线性增加至指定的500N，在step 2 中保持500N定值；2号螺栓外载在step 1中未定义，在step 2开始线性加载至1000N。总的支反力在step 1结束时与1号螺栓外载平衡，step 2结束时与两个螺栓外载平衡。

New设定，从step 2开始，1号螺栓外载在分析时段内线性减少至零（该点未定义新载荷，默认新值为零）；2号螺栓载荷因尽在step 2定义，两条曲线完全重合。总的支反力与螺栓外载叠加曲线相平衡。

b.边界

Boundary卡片，op为mod时（默认值），更改已存边界条件或为之前未被约束自由度添加边界条件；op为new时，所有当前生效的边界条件均被移除。仅移除选定边界条件时，使用new选项并重新指定所有需要保留的边界条件。如果在standard的盈利/位移分析中移除一个边界条件，它会被一个与前一分析步终止时该约束自由度处支反力相等的集中力代替。若step是通用非线性分析步，此集中力根据step的Amplitude参数变化至零。如使用默认幅值，则集中力在静力分析步时段内线性减少到零，而在动力分析步中则在step开始时即就减少为零。

同集中载荷模型一致，第一个分析步在1号螺栓出施加X方向1个强制位移，第二个分析步在2号螺栓处施加X方向2个强制位移。在第二个分析步中对1号螺栓强制位移分别按mod和new选项定义。

图4  位移模型

分别输出1号螺栓位移加载点处的位移、载荷和支反力变化。

注意到step 2中X向位移在mod设定时保持定值，而在new设定中则线性降低，但不是降至零，此时该点会在与支反力等效载荷作用下发生位移。

图6  集中载荷对比

mod设定时，X向载荷始终为零；而在new设定中，在step 2开始时载荷即从零增至与step 1结束时该点支反力相同幅值，即代替支反力作用，此后在step 2中线性降至零。

图7  支反力对比

mod设定时，X向支反力在step 2阶段维持恒值；而在new设定中，在step 2开始时X向支反力即突变至零，且此后保持不变，可理解为边界条件的移除是通过去除支反力及相应外载实现，在分析步完成时对应自由度的支反力和外载均为零。

图8  支反力外载组合对比

组合支反力和载荷的对比可清晰显示，new设定在step 2开始时，支反力和载荷幅值即刻互换，此后支反力维持零值，载荷则线性减少至零；mod设定中，支反力和载荷互不干涉，两者在step 2中始终维持step 1结束时的幅值不变。