搜索WORKBENCH后處理中各種應力結果的詳細說明
2017-03-15 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
在ANSYS WORKBENCH的結構分析后處理中,我們經常會關注應力。在選擇一個對象并查看某種應力后,會在其細節視圖中出現一個積分點結果的顯示選項,說明要觀察應力的哪種結果,如下圖。
這里面有七種查看應力的方式。那么這些方式分別是什么含義呢?
由于應力是我們做結構力學分析時最為關注的對象,因此弄清楚ANSYS所給的應力究竟是什么意思也就變得非常重要。這七種應力的含義及相互關系如下圖。
從上圖中可以看到,在計算出積分點的應力以后,其它應力都是在其基礎上推算出來的。下面說明每一個選項的推算過程。
(1)unveraged——沒有平均化的應力。此時在單元內部,基于積分點的應力根據形函數推算該單元幾個節點的應力。因為它是在積分點應力的基礎上做的第一次運算,所以相對準確。此時如果一個節點周圍毗鄰幾個單元,那么這幾個單元在同一點處會有不同的應力值。
(2)areraged——節點的平均化應力。在對所有單元進行計算,得到其節點的應力后,此時對于共享節點,對該點的幾個應力進行平均,得到該點的應力。
(3)nodal difference——節點應力差的最大值。對于共享節點,還沒有進行應力平均時,它有幾個應力,對這幾個應力排序,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——對于一個共享節點,用(3)除以(2),得到一個比率,就是nodal fraction.
所以,(2)(3)(4)都是對于共享節點,在不同的單元間進行計算的。
(5)elmemntal difference——在一個單元內部操作。找到單元內部節點應力的最大值,最小值,用最大值減去最小值,得到一個值,稱為elemental difference.
(6)elemental mean——在一個單元內部操作,在節點應力平均后,對于單元內所有的節點應力,再一次平均,得到單元內部的elemental mean.
(7)elemental fraction——在一個單元內部,用(5)除以(6),得到elemental fraction.
可見,(5)(6)(7)都是針對某個特定的單元所做的計算。
為了直觀的說明上述計算過程,我們舉一個例子。
例子如下,有3個四邊形單元,一共8個節點。其中,
單元1由3,4,5,6四個節點構成
單元2由1,2,3,4四個節點構成
單元3由2,3,8,7四個節點構成
現在我們首先根據單元內部積分點的應力得到了如圖所示的幾個應力,即:
在單元1內部,基于積分點的應力值得到
節點3——應力是18MPa,
節點4——應力是12MPa,
節點5——應力是16MPa,
節點6——應力是14MPa,
在單元2內部,推出節點3——應力是24MPa,節點4-----應力是12MPa,
在單元3內部,推出節點3——應力是28MPa,
至于單元2,3內的其它節點,自然有應力,不過這里只想說明上述七項的計算方法,所以就不用贅述了。
下面說明上述七項的計算方法:
(1)unveraged——沒有平均化的應力。上面給出的節點應力均未平均化,都是unveraged.
對于(2)(3)(4),我們以節點3為例來說明。
(2)areraged=(18+24+28)/3=23.33(MPa),它是一個平均值。
(3)nodal difference:在18,24,28三個值中,最大是28,最小時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:該單元內部節點應力最大值是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)所表現的是一個節點周圍單元在此處的應力梯度。
(5)(7)所表現的是一個單元內部的應力梯度。
(2)(6)則是均勻化的應力和單元解。
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