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绘制截面切割:切割面位置
创建者:张志国,编辑者:张志国,最近更新:2016/06/03 15:49:42

问题描述:

        如下图所示,以壳单元建立工字形截面的简支梁模型,同时对上翼缘指定 10kN/m2 的面荷载。其中:

  • 工字形截面的上翼缘宽度为 0.4m,故上述面荷载等价于10 x 0.4 = 4kN/m 的轴向线荷载。
  • 简支梁的轴向总长度为 6m,故跨中截面的弯矩为 4 x 6 x 6 / 8 = 18kN·m,且剪力为零。


        然而,以【绘制截面切割】方式得到的跨中截面内力却与上述理论值略有不同(差别很小),如下图所示。请问,出现上述差异的原因是什么?如何才能输出正确的截面内力呢?注:以上绘制截面切割的操作并不存在《绘制截面切割:2D视图 vs 3D视图》提及的 2D 视图问题。

解答:

        如《基于对象组的截面切割》中所述,以对象组的方式定义截面切割时,对象组中必须同时包含单元和节点。其中,单元用于确定隔离体,节点用于确定截面位置。该思路同样是绘制截面切割的基础,具体如下:

  1. 通过绘制切割面确定与其相的单元,作为隔离体。
  2. 通过单元的【左右侧】选项确定节点,作为截面位置。
  3. 将隔离体在截面位置处的单节点力合成截面内力。

        上述第三点与基于对象组的截面切割完全相同,二者的区别仅在于确定单元和节点的具体方法。

        需要注意的是,如果绘制的切割面恰好通过某些节点,则与之相交的单元将包含该节点左右两侧的全部单元。而左右侧的节点则为上述单元两个边界上的节点,如下所示。从图中可以看出,如果用户绘制的截面切割恰好通过拟输出内力的截面位置,则实际的截面内力将来自于与之相邻的截面,而非用户关注的截面,这就是题目中提到的微小差别的来源。

        因此,对于题目中简支梁模型,为了获取正确的跨中截面内力,建议用户可绘制稍稍偏离跨中位置的切割面。注意,偏离的距离不能过大,必须保证与之相交的单元的一侧为跨中截面。当然,实际操作时既可以向左偏也可以向右偏,向左偏则看右侧结果,向右偏则看左侧结果。将切割面向左稍稍偏离后的截面内力结果如下图所示,跨中截面的弯矩和剪力与理论值完全一致。


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