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ANSYS常見后處理方式的區(qū)別

時間:2008-09-15 09:58:21 來源:
在對ANSYS進(jìn)行后處理時我們經(jīng)常用到etable、單元解、節(jié)點(diǎn)解以及支座反力等,即通過激活這些命令來直接獲取分析模型的結(jié)果,但是大多時候在后處理中這些結(jié)果表現(xiàn)的數(shù)值是不一樣的,為什么會出現(xiàn)不一樣,和我們?nèi)绾尾捎闷渲械恼_結(jié)果,這些關(guān)鍵問題都有待我們進(jìn)一步研究然后進(jìn)行區(qū)分,最后得到一些有用的結(jié)論。
一、幾種結(jié)果的區(qū)別
下面我們以一個簡單例子(命令流可以看附錄)來說明這個問題,并理清產(chǎn)生區(qū)別的原因。這里主要為了說明問題,故采用這幾個后處理命令etable、單元解、節(jié)點(diǎn)解和支座反力,通過比較這些結(jié)果,借助ansys中的有關(guān)幫助和有限元中力的方向一起來解決這個問題。
1.1 彎矩(只列出前4個單元的解)
Case 1:
ELEM    Myi           Myj  
          1  -0.92969E+07  -0.92969E+07
          2  -0.51228E+07  -0.51228E+07
          3  -0.94865E+06  -0.94865E+06
4   0.32255E+07   0.32255E+07
Case 2:
ELEM=  1      MX         MY         MZ      
       1 -0.42013E-05 0.17289E-07 0.11384E+08
       3  0.41878E-05-0.17289E-07-0.72098E+07
ELEM=  2      MX         MY         MZ      
       3 -0.41882E-05 0.70739E-08 0.72098E+07
       4  0.41748E-05-0.70739E-08-0.30357E+07
ELEM=  3      MX         MY         MZ      
       4 -0.41752E-05-0.73977E-08 0.30357E+07
       5  0.41617E-05 0.73977E-08 0.11384E+07
ELEM=  4      MX         MY         MZ      
       5 -0.41622E-05-0.73977E-08-0.11384E+07
       2  0.41487E-05 0.73977E-08 0.53125E+07
Case 3:(這里節(jié)點(diǎn)為所選單元對應(yīng)的節(jié)點(diǎn))
NODE     MX         MY         MZ    
       1 -0.42013E-05 0.17289E-07 0.11384E+08
       2  0.41487E-05 0.73977E-08 0.53125E+07
       3 -0.45360E-09-0.10215E-07
       4 -0.45360E-09-0.14472E-07
       5 -0.45360E-09
Case 4:
NODE    MX          MY         MZ    
       2 -0.41487E-05-0.73977E-08-0.53125E+07
上面的數(shù)據(jù)分別表示了對同一分析模型采用四種不同的后處理方式獲得的結(jié)果,其中Case 1反映的是通過輸出單元表的結(jié)果,Case 2對應(yīng)了list elem solution結(jié)果即為單元解的節(jié)點(diǎn)解,Case 3代表的是list results中nodal load,Case 4就是list reaction solu(以下情況同)。通過對以上的結(jié)果進(jìn)行對比我們可以得知以下結(jié)論:#p#分頁標(biāo)題#e#
(1)Case2與Case3的結(jié)果完全一致,說明這兩種情況輸出的結(jié)果都是以默認(rèn)的整體坐標(biāo)系為標(biāo)準(zhǔn),具體數(shù)值可以參見節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2;但節(jié)點(diǎn)2的數(shù)值和Case4的結(jié)果相差一個符號,表明Case2與Case3的結(jié)果是指單元在作用荷載情況下單元的內(nèi)力,和反力剛好是一對作用力和反作用力;
(2)Case3中的節(jié)點(diǎn)3,4,5的值幾乎為0,分析這種情況輸出的結(jié)果主要是針對輸出系統(tǒng)的首尾兩節(jié)點(diǎn)的結(jié)果,對中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了疊加,故它們的數(shù)值幾乎為0;
(3)Case1中的My值和Case2中的MZ值是對應(yīng)的。說明了Case1的結(jié)果輸出是基于單元坐標(biāo)系的;Case1中不僅單元的兩節(jié)點(diǎn)數(shù)值相同,而且其輸出的絕對值等于Case2中對應(yīng)單元的兩節(jié)點(diǎn)絕對值的和的一半,這里原因可以從beam188單元的理論知識上得到答案。原因就是通常采用的beam188單元,即keyopt(3)=0,是二節(jié)點(diǎn)線性的鐵木辛柯梁,為了避免出現(xiàn)剪力鎖死現(xiàn)象,ANSYS中采用減縮積分的方式,取單元中點(diǎn)作為積分點(diǎn)并將其數(shù)值代替單元內(nèi)的
線性變化;
(4)針對Case2中的單元力的方向問題需要注意一下,有限元中力的方向和結(jié)構(gòu)力學(xué)中的方向是有區(qū)別的。不論是什么結(jié)果坐標(biāo)系,力的正方向取為對應(yīng)結(jié)果坐標(biāo)的正方向,彎矩則是對應(yīng)坐標(biāo)軸的順時針為正。這里詳細(xì)解釋一下這幾種情況的符號問題。
從上面的表中的值我們知道,輸出單元解中的節(jié)點(diǎn)解反映了單元對節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn),這個和整體受力下的結(jié)果大小相同,符號相反。例如節(jié)點(diǎn)2,Case2和Case3的數(shù)值結(jié)果一樣,但和Case4差一個符號。這個就類似于節(jié)點(diǎn)處的反力和單元對節(jié)點(diǎn)的共享是一對作用力和反作用力的意義。Case3輸出的節(jié)點(diǎn)解是在Case2的前提下相同節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了加的運(yùn)算,所以就只有節(jié)點(diǎn)1和2的Mz值有意義,其余均接近于0。
1.2 剪力(分析軸力的方式和剪力一致,這里只分析剪力)
Case 1:
    ELEM     Fzi         Fzj
       1    41741.      41741.    
       2    41741.      41741.    
       3    41741.      41741.    
       4    41741.      41741.    
Case 2:
ELEM=1   FX            FY           FZ                                      
       1   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       3  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
  ELEM=2   FX            FY           FZ                                      
       3   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       4  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
  ELEM=3   FX            FY           FZ                                      #p#分頁標(biāo)題#e#
       4   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       5  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
  ELEM=4   FX            FY           FZ                                      
       5   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       2  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
Case 3:(這里節(jié)點(diǎn)為所選單元對應(yīng)的節(jié)點(diǎn))
     NODE   FX           FY           FZ    
       1   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       2  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
Case 4:
    NODE   FX           FY           FZ    
       2   41741.     0.20000E+06  0.13483E-09
這里規(guī)律大致同彎矩情況,這里就不詳細(xì)描述。
二、區(qū)分這幾種結(jié)果分別對應(yīng)的坐標(biāo)系問題
在利用ANSYS進(jìn)行建模分析時,許多人經(jīng)常忽略了結(jié)果的坐標(biāo)系問題,這也就導(dǎo)致無法最好地把握結(jié)果的真實(shí)性,這里我們有必要針對ANSYS中的一些問題進(jìn)行闡述。
由上面我們可以很好地知道Case2~4的結(jié)果坐標(biāo)系很好地默認(rèn)為總體坐標(biāo)系,除非我們通過修改結(jié)果坐標(biāo)系(RSYS命令)。而對于Case1的結(jié)果坐標(biāo)系就相對比較復(fù)雜,所以也是我們闡述的重要對象。在介紹 ETABLE中的結(jié)果坐標(biāo)系問題之前,我們先了解一下這個命令輸出的結(jié)果情況。
2.1 ETABLE中輸出的結(jié)果
ETABLE中輸出的結(jié)果數(shù)據(jù)用兩種情況,分別是單值和多值。單元表的單值問題只包含這些值:SERR, SDSG, TERR, TDSG, SENE, TENE, KENE, JHEAT, JS, VOLU,以及CENT,除此之外,其他值均為多值情況,在儲存多值結(jié)果時采用平均值的計算方法。和結(jié)果數(shù)據(jù)相類似的時ETABLE命令的結(jié)果儲存的坐標(biāo)系要有兩種情況,這正是經(jīng)常被大家忽略的方面。
2.2 ETABLE命令的結(jié)果坐標(biāo)系問題
在有限元分時我們有時關(guān)心的不是基于總體坐標(biāo)系的結(jié)果,而是需要在單元坐標(biāo)系的結(jié)果,這個時候ETABLE就能很好地發(fā)揮它的作用,例如涉及到模型疊加問題且求解過程中用到開方運(yùn)算的時候。
ETABLE輸出的結(jié)果大部分是基于單元坐標(biāo)系的,但有些特殊的量是基于默認(rèn)的結(jié)果坐標(biāo)系,這些特殊的量就是包含有X、Y、和Z分量的那些結(jié)果,例如UX,UY,SX和SY等。在進(jìn)行Case1運(yùn)算是注意一下這些量的坐標(biāo)問題,就能更好地把握結(jié)果的規(guī)律性。
三、常用圖形顯示對后處理的影響
ANSYS中圖形顯示方式有兩種Powergraphics和Full兩種。這兩種對結(jié)果處理和顯示上的區(qū)別主要體現(xiàn)為兩個方面:一是節(jié)點(diǎn)結(jié)果方面,PowerGraphics是針對模型的外表面,即對節(jié)點(diǎn)的平均計算僅包含模型表面的結(jié)果,而full模式是包含整個模型的外表面和內(nèi)表面;二是結(jié)果坐標(biāo)軸方面,PowerGraphic僅支持繪制結(jié)果數(shù)據(jù)的結(jié)果坐標(biāo)系,即不支持基于單元坐標(biāo)系。

附錄:(例子的命令流)
W=-500
A=400
EX=30E6
IO=20300
MROT=((W*A*A*A)/(EX*IO))*(1/27)  !CALCULATE MAX ROT TARGET VALUE
BNDM=(W*A*A)*(19/54)                      !CALCULATE MAX BEND MOMENT#p#分頁標(biāo)題#e#
/PREP7
ET,1,BEAM188
ET,2,BEAM188
SECTYPE,1,BEAM,I
SECDATA,16.655,16.655,36.74,1.68,1.68,.945
SECPLOT,1
C = 1.49535
SECTYPE,2,BEAM,I
SECDATA,C*16.655,C*16.655,C*36.74,C*1.68,C*1.68,C*.945
SECPLOT,2
MP,EX,1,30E6
MP,NUXY,1,0.3
MP,EX,2,30E6
MP,NUXY,2,0.3
A = 400
COLUMDIV = 4
SPANDIV = 16
K,1
K,2,,A
K,3,2*A
K,4,2*A,A
L,2,1
L,3,4
L,4,2
LSEL,,,,1
LATT,,,,,3
LSEL,,,,2
LATT,,,,,1
LSEL,,,,3
LATT,,,,,1
ALLSEL
LESIZE,1,,,COLUMDIV
LESIZE,2,,,COLUMDIV
LESIZE,3,,,SPANDIV
TYPE,1
SECNUM,1
REAL,1
LMESH,1,2
TYPE,2
SECNUM,2
REAL,2
LMESH,3
ALLSEL
DK,1,ALL
DK,3,ALL
LSEL,,,,3
ESLL
SFBEAM,ALL,1,PRESS,-500,-500
ALLSEL
FINISH

/SOLUTION
SOLVE
FINISH