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


解答:

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

       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)點的應力/應變則為導出解。因為單元采用的形函數(shù)自動滿足邊界的位移協(xié)調性,所以,所有的節(jié)點位移解都是唯一的。但導出解(應力/應變)卻在每個節(jié)點處由不同單元得到不同的結果,造成應力/應變的不連續(xù)。


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

       采用表格查詢得到的殼單元內力結果,只是各個單元上在自身節(jié)點處的應力或內力,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果!如果我們對表格結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,如果我們在繪制內力云圖時,關閉應力平均化,則可以分別得到 1、2、4、5 四個單元在6號節(jié)點處的內力值,這些內力值和表格查詢中的對應單元的結果是完全一致的!

       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)保留上次的查詢結果。

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

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