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殼單元的內(nèi)力值:云圖 vs 表格
創(chuàng)建者:張志國,編輯者:張志國,最近更新:2019/04/02 10:04:59

問題描述:

       對于殼單元在節(jié)點處的內(nèi)力值,為什么在內(nèi)力云圖和數(shù)據(jù)表格中顯示的結(jié)果會存在明顯差異呢?如下所示,1 號單元的 6 號節(jié)點在內(nèi)力云圖中顯示的結(jié)果為 625.18;但在數(shù)據(jù)表格中顯示的結(jié)果為 621.16。


解答:

       該差異的產(chǎn)生源于應(yīng)力的平均化處理!殼單元在節(jié)點處的應(yīng)力或內(nèi)力結(jié)果,默認情況下“在所有節(jié)點”進行應(yīng)力平均,如下圖所示。所謂應(yīng)力平均,是為了提高應(yīng)力計算精度而采用的一種應(yīng)力磨平技術(shù)。

       在有限元分析完成后,程序直接得到的基本解為節(jié)點位移,而節(jié)點的應(yīng)力/應(yīng)變則為導出解。因為單元采用的形函數(shù)自動滿足邊界的位移協(xié)調(diào)性,所以,所有的節(jié)點位移解都是唯一的。但導出解(應(yīng)力/應(yīng)變)卻在每個節(jié)點處由不同單元得到不同的結(jié)果,造成應(yīng)力/應(yīng)變的不連續(xù)。


       通常的處理方式就是對這些結(jié)果進行簡單的算術(shù)平均,以提高求解精度。注意:如果每個節(jié)點由不同單元得到的應(yīng)力解之間相差不大,平均后的結(jié)果的確具有更高的精度。但如果由于網(wǎng)格粗糙(單元尺寸過大)造成各個單元的結(jié)果差異過大,如此強行進行平均化,反而會使我們得到不可靠的結(jié)果。因此,最好的做法應(yīng)該是:先不進行應(yīng)力平均,在不斷細化網(wǎng)格的基礎(chǔ)上,觀察各個單元應(yīng)力結(jié)果間的差異,當差異很小時,再打開應(yīng)力平均,進一步提高精度。

       采用表格查詢得到的殼單元內(nèi)力結(jié)果,只是各個單元上在自身節(jié)點處的應(yīng)力或內(nèi)力,該值不進行平均化處理。因此,在同一個單元的同一個節(jié)點處,兩種查詢方式下便得到不同的結(jié)果!如果我們對表格結(jié)果進行手動的平均化(如在 Excel 中求均值),則可以獲得與云圖查詢相同的平均值 625.18,如下圖所示: 


       同理,如果我們在繪制內(nèi)力云圖時,關(guān)閉應(yīng)力平均化,則可以分別得到 1、2、4、5 四個單元在6號節(jié)點處的內(nèi)力值,這些內(nèi)力值和表格查詢中的對應(yīng)單元的結(jié)果是完全一致的!

       Tips:在彈出的單個單元的云圖中,最好先單擊鼠標后,再移動至相關(guān)的節(jié)點位置進行查詢。有時,程序可能會繼續(xù)保留上次的查詢結(jié)果。

       綜上,云圖查詢和表格查詢的結(jié)果本質(zhì)上是一致的,只是默認情況下,兩種結(jié)果各自的輸出內(nèi)容不同而已!云圖結(jié)果默認“在所有節(jié)點”進行平均 ,表格結(jié)果不輸出平均后的結(jié)果。如果我們的分析對面單元的應(yīng)力或內(nèi)力結(jié)果很關(guān)注,最好的辦法就是:細化網(wǎng)格后進行應(yīng)力平均化!

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