问题描述:
对于壳单元在节点处的内力值,为什么在内力云图和数据表格中显示的结果会存在明显差异呢?如下所示,1
号单元的 6 号节点在内力云图中显示的结果为 625.18;但在数据表格中显示的结果为 621.16。
解答:
该差异的产生源于应力的平均化处理!壳单元在节点处的应力或内力结果,默认情况下“在所有节点”进行应力平均,如下图所示。所谓应力平均,是为了提高应力计算精度而采用的一种应力磨平技术。
在有限元分析完成后,程序直接得到的基本解为节点位移,而节点的应力/应变则为导出解。因为单元采用的形函数自动满足边界的位移协调性,所以,所有的节点位移解都是唯一的。但导出解(应力/应变)却在每个节点处由不同单元得到不同的结果,造成应力/应变的不连续。
通常的处理方式就是对这些结果进行简单的算术平均,以提高求解精度。注意:如果每个节点由不同单元得到的应力解之间相差不大,平均后的结果的确具有更高的精度。但如果由于网格粗糙(单元尺寸过大)造成各个单元的结果差异过大,如此强行进行平均化,反而会使我们得到不可靠的结果。因此,最好的做法应该是:先不进行应力平均,在不断细化网格的基础上,观察各个单元应力结果间的差异,当差异很小时,再打开应力平均,进一步提高精度。
采用表格查询得到的壳单元内力结果,只是各个单元上在自身节点处的应力或内力,该值不进行平均化处理。因此,在同一个单元的同一个节点处,两种查询方式下便得到不同的结果!如果我们对表格结果进行手动的平均化(如在 Excel 中求均值),则可以获得与云图查询相同的平均值
625.18,如下图所示:
同理,如果我们在绘制内力云图时,关闭应力平均化,则可以分别得到
1、2、4、5 四个单元在6号节点处的内力值,这些内力值和表格查询中的对应单元的结果是完全一致的!
Tips:在弹出的单个单元的云图中,最好先单击鼠标后,再移动至相关的节点位置进行查询。有时,程序可能会继续保留上次的查询结果。
综上,云图查询和表格查询的结果本质上是一致的,只是默认情况下,两种结果各自的输出内容不同而已!云图结果默认“在所有节点”进行平均
,表格结果不输出平均后的结果。如果我们的分析对面单元的应力或内力结果很关注,最好的办法就是:细化网格后进行应力平均化!