ANSYS 中显示实体截面内力的方法.docx

ANSYS 中显示实体截面内力的方法在ANSYS后处理中，对于梁单元，可以使用单元表直接得到梁的内力-轴力、剪力、弯矩和扭矩。但是，对于实体模型，有时我们会需要计算梁方式的内力。其操作方法如下：考虑如下的模型：一根矩形梁，尺寸为10*20*200；材料性能为：E = 201000，=0.3。分别采用梁单元和实体单元进行计算 一、工况1 一端固支，另一端受集中力P = 1000。具体如下图：变形云图：以下计算截面x = 100处的内力： 首先选择x= 100处的所有节点： 选择结果：共16个节点，梁元节点1个，实体元节点15个：创建Component Nodes_F&M 选择所有X 100的单元 创建Component Elem_F&M 然后可以分别绘制节点或单元，检查当前选择是否正确。 或者采用list - Status - Global Status命令，查看当前选择实体的情况。 Plot - Elements的结果： Plot - Nodes的结果 列表的结果：然后进行节点计算以得到所选节点的合力和力矩：计算结果如下： 注意这是梁元和实体单元一起的结果。 如果分别对梁元和实体单元进行计算，结果如下： 只有梁元时：只有实体单元时： 与理论解的比较： 根据材料力学梁的理论，x = 100处的截面内力为： FX = FZ =0 FY = 1000 MX = 1000 * 100 = 100000 MY = MZ=0 其中所有弯矩和扭矩都是相对截面质心计算的。 比较可见，对于采用梁元的模型，除了MZ以外，其余与理论解一致；对于实体单元模型，三个内力与理论一致，而弯矩中MX和MZ均与理论不一致，但MZ与梁元模型一致。 问题出在哪里？查看上面列出内力的表格界面，发现其最下面有一个：SUMMATION POINT = 0.00000.00000.0000查看帮助文件，发现这个点是计算弯矩时的参考点，即所有弯矩都是相对该点计算的，这与理论解是相对截面质心进行计算完全不同。考虑以下，如果按照截面质心计算会怎么样：对于梁元，其质心在100，0，0处，相对质心的Mz应该是：Mz = 200000 1000 * 100 = 100000对于实体元，其质心在100，55，10处，相对质心的Mz应该是：Mz = 200000 1000 * 100 = 100000相对质心的Mx应该是：Mz = -10000 + 1000 * 10 = 0比较可见，相对质心的结果与理论值是一样的。实际上，在帮助文件中已经说明，在计算截面内力之前，应该先设置Spoint，即弯矩计算的参考点。下图给出了两种模型的参考点，即他们在x= 100处的质心位置。再次分别计算两种模型的截面内力，结果如下：对于梁元，Spoint坐标为：100，0，0对于实体单元，Spoint坐标为：100，55，10可以看到，与理论解是一致的。2.工况2为了进一步验证上述修正后的截面内力计算方法的正确性，再计算一个模型。模型的结构和上面模型相同，载荷和约束改为：两端铰支，沿整个梁长度受y向分布力q = 5。同样计算x = 100处的截面内力。理论解：Fy = 0；Fx = Fz = 0Mx = My = 0；Mz = ql2/ 8 = 25000两种模型的约束和载荷条件如下：梁元模型：约束下图中两端节点的Ux, Uy, Uz。施加梁单元分布载荷5。实体单元模型：约束下图中两个端面的Ux, Uy，Uz。在上表面施加面分布载荷5/20 = 0.25。 计算结果 Uy：对两个模型，分别设置Spoint和计