問題描述:
對(duì)于殼單元在節(jié)點(diǎn)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(huì)存在明顯差異呢?如下所示,1
號(hào)單元的 6 號(hào)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)處的應(yīng)力或內(nèi)力結(jié)果,默認(rèn)情況下“在所有節(jié)點(diǎn)”進(jìn)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(jì)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(diǎn)位移,而節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力/應(yīng)變則為導(dǎo)出解。因?yàn)閱卧捎玫男魏瘮?shù)自動(dòng)滿足邊界的位移協(xié)調(diào)性,所以,所有的節(jié)點(diǎn)位移解都是唯一的。但導(dǎo)出解(應(yīng)力/應(yīng)變)卻在每個(gè)節(jié)點(diǎn)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(duì)這些結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單的算術(shù)平均,以提高求解精度。注意:如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)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(gè)單元的結(jié)果差異過大,如此強(qiáng)行進(jìn)行平均化,反而會(huì)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(jìn)行應(yīng)力平均,在不斷細(xì)化網(wǎng)格的基礎(chǔ)上,觀察各個(gè)單元應(yīng)力結(jié)果間的差異,當(dāng)差異很小時(shí),再打開應(yīng)力平均,進(jìn)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(gè)單元上在自身節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)力或內(nèi)力,該值不進(jìn)行平均化處理。因此,在同一個(gè)單元的同一個(gè)節(jié)點(diǎn)處,兩種查詢方式下便得到不同的結(jié)果!如果我們對(duì)表格結(jié)果進(jìn)行手動(dòng)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?cè)诶L制內(nèi)力云圖時(shí),關(guān)閉應(yīng)力平均化,則可以分別得到
1、2、4、5 四個(gè)單元在6號(hào)節(jié)點(diǎn)處的內(nèi)力值,這些內(nèi)力值和表格查詢中的對(duì)應(yīng)單元的結(jié)果是完全一致的!
Tips:在彈出的單個(gè)單元的云圖中,最好先單擊鼠標(biāo)后,再移動(dòng)至相關(guān)的節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行查詢。有時(shí),程序可能會(huì)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(rèn)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(rèn)“在所有節(jié)點(diǎn)”進(jìn)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(duì)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(xì)化網(wǎng)格后進(jìn)行應(yīng)力平均化!