ANSYS实体单元的内力提取很奇怪?

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模型说明:

使用ANSYS软件,模拟一个截面为0.2*0.3m的矩形梁,长为4m,然后再约1/3处切开为两个体然后再进行体的粘结,对小部分的底面进行全约束,在梁端施加一个2kN的集中荷载,然后求解并求内力,然后绘制内力图。


结果说明:

在约束处有一个力的突变,但是力的大小却远大于施加的力,不符合理论分析结果,相差甚远。


分析命令流如下:

finish

/clear

/prep7


*CREAT,ZSuNQM,mac!

SUCR,suna,cplane,3!

SUSEL,s,suna!

!!!!!映射截面正应力和剪应力

SUMAP,susx,s,x!

SUMAP,susy,s,y!

SUMAP,susz,s,z!

SUMAP,susxy,s,xy!

SUMAP,susyz,s,yz!

SUMAP,susxz,s,xz!

!!!!!对面积重心取矩

SUEVAL,Aarea,da,sum!

SUEVAL,sscx,gcx,intg!

Sucx=sscx/Aarea!

SUEVAL,sscy,gcy,intg!

Sucy=sscy/Aarea!

SUEVAL,sscz,gcz,intg!

Sucz=sscz/Aarea!

!!!!!积分求截面轴力、剪力、弯矩和扭矩

SUEVAL,suNz,susz,intg!

SUEVAL,suQy,susyz,intg!

SUEVAL,suQx,susxz,intg!

SUCALC,sxgcx,susz,mult,gcx!

SUEVAL,MZX,sxgcx,intg!

SUCALC,sxgcy,susz,mult,gcy!

SUEVAL,MZY,sxgcy,intg!

SUCALC,sxgcx,susxz,mult,gcy!

SUEVAL,TZX,sxgcx,intg!

SUCALC,sxgcy,susyz,mult,gcx!

SUEVAL,TZY,sxgcy,intg!

!!!!!将弯矩和扭矩简化到面积中心上

MZX=MZX-SuNz*sucx!

MZY=MZY-SuNz*sucy!

TZ=-TZX+TZY-suQy*sucx+suQx*sucy!

*END


et,1,solid95

mp,ex,1,2e11

mp,prxy,1,0.3

blc4,2,3,0.2,0.3,4

wpoffs,,,1.3

vsbw,all

vglue,all

da,10,all


esize,0.05

vmesh,all


n1=node(2.1,3.15,4)

f,n1,fy,-2e3


finish

/solu

solve

finish



/post1

*dim,ny1,,6,41

*dim,y1,,41,6


*do,i,1,41

csys,0

wpcsys,-1

wpoffs,,,(i-1)*0.1

ZSuNQM

ny1(1,i)=suNz,suQx,suQy,MZX,MZY,TZ

*enddo

*do,i,1,6

*do,j,1,41

y1(j,i)=ny1(i,j)

*enddo

*enddo

*create,sc,mac

*cfopen,4_5,txt

*vwrite,sequ,y1(1,1),y1(1,2),y1(1,3),y1(1,4),y1(1,5),y1(1,6)

(F3.0,F10.0,F10.0,F10.0,F10.0,F10.0,F10.0)

*cfclos

*end

sc


模型图如下:

ANSYS实体单元的内力提取很奇怪?的图1

图一:梁模型图

ANSYS实体单元的内力提取很奇怪?的图2

图二:约束情况(对图示面施加一个全约束)

搜狗截图17年04月05日1549_3.png

图三:计算应力云图结果





得到的内力图如下:

ANSYS实体单元的内力提取很奇怪?的图4

图四:轴力图(未施加轴力,但在约束处轴力却为16kN,远大于梁端施加的荷载2kN)

ANSYS实体单元的内力提取很奇怪?的图5

图五:剪力图(在自由端剪力为施加的外力值,与理论分析相符,但是在约束处却反向突变为12kN)

ANSYS实体单元的内力提取很奇怪?的图6

图六:弯矩图(与理论分析比较接近)

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结果没错,15以后无约束段和理论值一毛一样。轴力(中性轴一侧受压一侧受拉)的合力为零,剪力恒定2kN与末端的载荷相同,弯矩从最大值线性递减到零。至于为什么15以前和你想象的有差异,原因很简单,这一段受的约束反力需要平衡最大弯矩和剪力。轴力可以根据最大正应力导出:15位置处,弯矩5000,抗弯截面系数bh^2/6=0.003,截面底部最大压应力1.67MPa。网格尺寸为0.05,最下面一排网格受到的压力为1.67×0.05×0.2×1E6=16.7kN,和你图上的峰值一致。我最新一个帖子专门讲了粱的弯曲,可以参考。
2017年4月5日
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