【讨论】关于实体单元内力计算
本帖最后由 jiahong76 于 2011-7-29 18:37 编辑见过论坛以前的帖子——利用节点提取截面内力，其基本思路就是将某截面上节点关联的单元处理掉一半，只保留截面一侧的单元，这样节点受力就不会造成内力平衡。今日匆忙搞了一个简单的小例子验证，发现当待求截面节点受约束或者受力时，其结果就出现问题了，故来讨论一下，看看怎么处理。
!验证实体单元利用节点提取内力
!计算对象为长1m，截面0.1m*0.1m的悬臂梁，端部受1KN荷载
fini
/cle
/filename,neili
/prep7
et,1,solid45!定义混凝土单元类型
mp,dens,1,2350!定义混凝土密度kg/m3
mp,prxy,1,0.167!混凝土泊松比
mp,ex,1,0.5e10
BLC5,0,0,1,0.1,0.1
vatt,1,0,1,0
allsel
LESIZE,7,,,50,,,,,,
LESIZE,8,,,5,,,,,,
LESIZE,9,,,5,,,,,,
allsel
mshkey,1
vmesh,all
fini
/solu
antype,static
time,1
nlgeom,on
nropt,full
!acel,0,9.8,0
!固端约束
asel,s,,,5,,,1
nsla,s,1
d,all,all,0
allsel
nsel,s,loc,x,0.5
nsel,r,loc,y,0.05
nsel,r,loc,z,0.02,0.08
f,all,fy,-0.25
allsel
solve
结果分析如下：
跨中截面：
1、直接选取节点求内力
FX= -0.2424727E-12
Fy=0.4287630E-11
FZ= -0.3037284E-14
MX= -0.2168038E-12
MY= -0.1222096E-13
MZ=0.2144541E-11
2、节点处理后的内力
FX= -0.4776513E-11
FY=1.000000
FZ=0.1704366E-14
MX= -0.5000000E-01
MY= -0.2388629E-12
MZ=0.5000006
可见直接选取节点，由于节点自平衡导致内力为零
而将一侧单元处理掉之后等于保留节点一侧内力，其数值为正确的结果
*疑问：为何x方向会有弯矩？
自由端（有作用力）
直接选取节点求内力
FX=0.1759755E-11
FY=1.000000
FZ= -0.2534377E-14MX= -0.5000000E-01
MY=0.8878200E-13
MZ=0.5000006
由于节点受力，其剪力恰好等同于外力，而实际上自由端不应该有内力
固端（全约束）
FX=0.1206679E-10
FY=-1.000000
FZ= -0.5939693E-14
MX=0.5000000E-01
MY=0.6002004E-12
MZ= -0.5000006
固端的节点同样受力（支座反力），出现的问题与自由端一样
在自由端和支座约束处，平衡条件应是：单元对节点的作用力，大小等于节点载荷（约束反力视为节点载荷），两者方向相反，而节点力则等同于节点载荷。FSUM命令列出来的‘nodal force’应是单元对节点的作用力，正如1#中第2种情形。还应指出，如果在（任意位置）节点处假想取出一微小截面，则节点对单元的作用力，即认为是材料力学中的切力与弯矩，即有限元分析中的节点力之概念，但其正向规定与材料力学相反。在这种情况下，如果节点上作用有外载荷，外载荷分配至与节点相连的单元端面，即为节点力，而单元对节点作用力之总和等于外载荷，二者方向相反；反之节点力自相平衡。
至于情形2中为何存在MX，是否有两点可以考虑，一是弯矩积分的坐标系，二是泊松效应。 版主正解，问题是如何在程序中将外力（约束）对节点内力造成的影响处理掉 去除的目的是什么
可以通过荷载叠加来实现 版主正解，问题是如何在程序中将外力（约束）对节点内力造成的影响处理掉
jiahong76 发表于 2011-7-29 11:20 http://forum.simwe.com/images/common/back.gif
如果你确实希望自由端不应有内力，那么你可以认为自由端就不再区分‘节点’与‘单元’，就是一个端面而已。这样在自由端就只作用了外载荷。有限元分析中引入了节点，此处所指的节点内力应该与节点联系起来，单元都是通过节点联系，外载荷也是通过节点向单元传递，这样在自由端就存在内力的概念了。 以上只是个人见解。这个问题欢迎大家讨论。 本帖最后由 jiahong76 于 2011-7-29 18:40 编辑
还有一点：似乎弯矩的结果总是合力对整体坐标系的坐标轴进行求解，而不是当前截面的弯矩，
因建模的坐标原点在梁的跨中侧面中心，所以才会有x方向的弯矩，且数值也吻合 是这样的。如果XY平面位置改变一下，结果应该会不同。 去除的目的是什么
可以通过荷载叠加来实现
ldhltw 发表于 2011-7-29 11:38 http://forum.simwe.com/images/common/back.gif
目的是想通过上述方法一步求出截面内力，不必考虑外力对结果的影响。
这种求解结构内力的方法其实挺简便，但是仔细研究确有不少问题，
上述仅是一个非常简单的例子，如是在求解复杂受力结构某截面（姑且假定为平面）内力的时候，根本不清楚内力确切数值，也就无法正确判断结果 finish
/post1
wpoff,0.5,0,0
wprota,,,90
sucr,sufy1,cplane,3
sumap,s_x,s,x
sumap,s_y,s,y
sumap,s_z,s,z
sumap,s_xy,s,xy
sumap,s_yz,s,yz
sumap,s_xz,s,xz
supl,sufy1
supl,sufy1,s_x
supl,sufy1,s_y
supl,sufy1,s_z
supl,sufy1,s_xy
supl,sufy1,s_yz
supl,sufy1,s_xz
sueval,xforce,s_xy,intg !剪力
sueval,yforce,s_x,intg !轴力
sueval,zforce,s_xz,intg
sueval,a,da,sum
sueval,az,gcz,intg
az=az/a
sueval,ax,gcx,intg
ax=ax/a
sucalc,sygcz,s_x,mult,gcz
sueval,mx1,sygcz,intg !绕整体坐标x轴的弯矩
sucalc,sygcz,s_xy,mult,gcz
sueval,mx2,sygcz,intg
sucalc,sygcz,s_xz,mult,gcz
sueval,mx3,sygcz,intg
mx=mx1+mx2+mx3
sucalc,sygcx,s_x,mult,gcx
sueval,mz1,sygcx,intg !绕整体坐标z轴的弯矩
sucalc,sygcx,s_xy,mult,gcx
sueval,mz2,sygcx,intg
sucalc,sygcx,s_xz,mult,gcx
sueval,mz3,sygcx,intg
mz=mz1+mz2+mz3
!mz0=mz-xforce*az
!mx0=mx-xforce*ax
*stat
在后处理中用surface operation提取截面应力然后进行换算
但对于固端和自由端（受力）遇到同样的问题，即节点荷载一并计入内力换算；
用此法作出截面内力也只是相对于总体坐标系的结果，至于下一步如何得到所关心的截面的内力俺还没搞清楚。 没有外力作用的截面内力求解如下：
/post1
!求L=0.2m内力
spoint,,-0.3,0,0 !将计算点移至L=0.2m
nsel,s,loc,x,-0.3,1 !选择计算截面某一侧的全部节点
fsum !求得截面的内力
allsel,all
!-----------result:
!---------FX= -0.7866197E-11
!---------FY= 1.000000
!---------FZ=0.2024422E-14
!---------MX= -0.5000000E-01
!---------MY= -0.3937224E-12
!---------MZ=0.8000006 固定断的 内力矩应该是1自由断应该是了I零啊 你的是不是操作错误了呢 请问，积分或者其他求内力方法的正负号是怎么规定的？谢谢！ 请问楼主，内力计算的问题最后解决了吗？
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