WORKBENCH后處理中各種應(yīng)力結(jié)果的詳細(xì)說明

2017-03-15 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

在ANSYS WORKBENCH的結(jié)構(gòu)分析后處理中,我們經(jīng)常會關(guān)注應(yīng)力。在選擇一個(gè)對象并查看某種應(yīng)力后,會在其細(xì)節(jié)視圖中出現(xiàn)一個(gè)積分點(diǎn)結(jié)果的顯示選項(xiàng),說明要觀察應(yīng)力的哪種結(jié)果,如下圖。

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這里面有七種查看應(yīng)力的方式。那么這些方式分別是什么含義呢?

由于應(yīng)力是我們做結(jié)構(gòu)力學(xué)分析時(shí)最為關(guān)注的對象,因此弄清楚ANSYS所給的應(yīng)力究竟是什么意思也就變得非常重要。這七種應(yīng)力的含義及相互關(guān)系如下圖。

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從上圖中可以看到,在計(jì)算出積分點(diǎn)的應(yīng)力以后,其它應(yīng)力都是在其基礎(chǔ)上推算出來的。下面說明每一個(gè)選項(xiàng)的推算過程。

(1)unveraged——沒有平均化的應(yīng)力。此時(shí)在單元內(nèi)部,基于積分點(diǎn)的應(yīng)力根據(jù)形函數(shù)推算該單元幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力。因?yàn)樗窃诜e分點(diǎn)應(yīng)力的基礎(chǔ)上做的第一次運(yùn)算,所以相對準(zhǔn)確。此時(shí)如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)周圍毗鄰幾個(gè)單元,那么這幾個(gè)單元在同一點(diǎn)處會有不同的應(yīng)力值。

(2)areraged——節(jié)點(diǎn)的平均化應(yīng)力。在對所有單元進(jìn)行計(jì)算,得到其節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力后,此時(shí)對于共享節(jié)點(diǎn),對該點(diǎn)的幾個(gè)應(yīng)力進(jìn)行平均,得到該點(diǎn)的應(yīng)力。

(3)nodal difference——節(jié)點(diǎn)應(yīng)力差的最大值。對于共享節(jié)點(diǎn),還沒有進(jìn)行應(yīng)力平均時(shí),它有幾個(gè)應(yīng)力,對這幾個(gè)應(yīng)力排序,得到最大值,最小值;用最大值減去最小值,得到的值稱為nodal difference.

(4)nodal fraction——對于一個(gè)共享節(jié)點(diǎn),用(3)除以(2),得到一個(gè)比率,就是nodal fraction.

所以,(2)(3)(4)都是對于共享節(jié)點(diǎn),在不同的單元間進(jìn)行計(jì)算的。

(5)elmemntal difference——在一個(gè)單元內(nèi)部操作。找到單元內(nèi)部節(jié)點(diǎn)應(yīng)力的最大值,最小值,用最大值減去最小值,得到一個(gè)值,稱為elemental difference.

(6)elemental mean——在一個(gè)單元內(nèi)部操作,在節(jié)點(diǎn)應(yīng)力平均后,對于單元內(nèi)所有的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力,再一次平均,得到單元內(nèi)部的elemental mean.

(7)elemental fraction——在一個(gè)單元內(nèi)部,用(5)除以(6),得到elemental fraction.

可見,(5)(6)(7)都是針對某個(gè)特定的單元所做的計(jì)算。

為了直觀的說明上述計(jì)算過程,我們舉一個(gè)例子。

例子如下,有3個(gè)四邊形單元,一共8個(gè)節(jié)點(diǎn)。其中,

單元1由3,4,5,6四個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成

單元2由1,2,3,4四個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成

單元3由2,3,8,7四個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成

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現(xiàn)在我們首先根據(jù)單元內(nèi)部積分點(diǎn)的應(yīng)力得到了如圖所示的幾個(gè)應(yīng)力,即:

在單元1內(nèi)部,基于積分點(diǎn)的應(yīng)力值得到

節(jié)點(diǎn)3——應(yīng)力是18MPa,

節(jié)點(diǎn)4——應(yīng)力是12MPa,

節(jié)點(diǎn)5——應(yīng)力是16MPa,

節(jié)點(diǎn)6——應(yīng)力是14MPa,

在單元2內(nèi)部,推出節(jié)點(diǎn)3——應(yīng)力是24MPa,節(jié)點(diǎn)4-----應(yīng)力是12MPa,

在單元3內(nèi)部,推出節(jié)點(diǎn)3——應(yīng)力是28MPa,

至于單元2,3內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn),自然有應(yīng)力,不過這里只想說明上述七項(xiàng)的計(jì)算方法,所以就不用贅述了。

下面說明上述七項(xiàng)的計(jì)算方法:

(1)unveraged——沒有平均化的應(yīng)力。上面給出的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力均未平均化,都是unveraged.

對于(2)(3)(4),我們以節(jié)點(diǎn)3為例來說明。

(2)areraged=(18+24+28)/3=23.33(MPa),它是一個(gè)平均值。

(3)nodal difference:在18,24,28三個(gè)值中,最大是28,最小時(shí)18,因此nodal difference= 28-18 =10(MPa)。

(4)nodal fraction=10/23.33 = 0.43

對于(5)(6)(7)我們以單元1為例來說明。

(5)elmemntal difference:該單元內(nèi)部節(jié)點(diǎn)應(yīng)力最大值是18,最小是12,因此elmemntal difference=6Mpa.

(6)elemental mean=(14+16+12+23.33)/4=16.33(MPa).

(7)elemental fraction=6/16.33=0.37.

由此可見,

(1)(3)(4)所表現(xiàn)的是一個(gè)節(jié)點(diǎn)周圍單元在此處的應(yīng)力梯度。

(5)(7)所表現(xiàn)的是一個(gè)單元內(nèi)部的應(yīng)力梯度。

(2)(6)則是均勻化的應(yīng)力和單元解。

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