问题描述:
对下图所示的轴对称筒仓结构施加轴对称的温度荷载(整体均匀升温),为什么无法得到轴对称的(筒顶)应力云图呢?
解答:
首先,以上筒仓结构的计算结果是完全正确的。同时,“对轴对称结构施加轴对称荷载,则可得到轴对称计算结果”的结论,从理论上讲也是毫无疑问的。事实上,造成上述“计算结果与理论结果相悖”的根源在于壳单元默认的局部轴方向。具体如下:
当壳单元的局部 3 轴与全局 Z 轴平行时,则默认的局部 1 轴和局部 2 轴分别平行于全局 X 轴和全局 Y 轴,如以下左图所示。基于此默认的局部轴显示筒顶应力,无论是 S11 还是 S22 均无法得到轴对称的显示效果,如以下右图(S11)所示。毕竟,此时的 S11 和 S22 既非径向应力也非环向应力。
基于柱坐标系指定壳单元的局部轴方向,使得局部 1 轴和局部 2 轴分别平行于全局 R 轴(径向)和全局 T 轴(环向),如以下左图所示。基于此修改后的局部轴显示筒顶应力,则可得到轴对称的显示效果,如以下右图(S11)所示。此时的 S11 和 S22 分别对应于径向应力和环向应力。
关于指定壳单元局部轴的具体操作,请参阅本知识库的另一篇文档《圆环形面对象的局部轴》。