关于壳体折线处应力不连续的问题

lylguagn · 发表于 2010-9-19 19:20:48

本帖最后由 zsq-w 于 2010-9-20 09:13 编辑

帮助文件说，壳体单元之间的夹角如果大于20度，abaqus会认为两个单元之间有折线，否则为纯弯曲壳。可以通过修改input文件来手动指定节点法线方向。

很多时候的计算希望折线处的应力计算结果连续，比如有两个夹角为21度的壳体。
实际操作的时候，手动指定节点法线方向后，应力计算结果会产生变化，可是交线处节点应力计算结果依然未被平均处理，应力云图仍然不连续。
不知道各位兄弟都是怎样处理这个问题的，或者有什么看法.

做了一个非常简单的例子，两块夹角为21°的正方形板，一端固支，另一端的一个角加集中力，然后查看弯折处的mises应力值

  Part Instance    Node ID       Elements  S, Mises (Avg: 100)
------------------------------------------------------------------
PART-1-1          2       Elem-1    54.9516E-03
PART-1-1          2       Elem-2    66.7057E-03
PART-1-1       10       Elem-1    58.9752E-03
PART-1-1       10       Elem-2    58.9752E-03
PART-1-1       10       Elem-3    69.3349E-03
PART-1-1       10       Elem-4    69.3349E-03
PART-1-1          9       Elem-1    61.2152E-03
PART-1-1          9       Elem-2    61.2152E-03
PART-1-1          9       Elem-3    70.748E-03
PART-1-1          9       Elem-4    70.748E-03
PART-1-1          8       Elem-1    58.6742E-03
PART-1-1          8       Elem-2    58.6742E-03
PART-1-1          8       Elem-3    68.8672E-03
PART-1-1          8       Elem-4    68.8672E-03
PART-1-1          7       Elem-1    53.3712E-03
PART-1-1          7       Elem-2    53.3712E-03
PART-1-1          7       Elem-3    63.5172E-03
PART-1-1          7       Elem-4    63.5172E-03
PART-1-1          1       Elem-1    48.8256E-03
PART-1-1          1       Elem-2    58.8319E-03

可以看到，折线处节点的应力值存在两个值——由两侧单元计算的结果不同，但是没有被平均处理（平均阈值已经设定为100%）

将模型稍作修改，两个折板的夹角改为19°，其他性质不变，CAE文件如下

云图与夹角为21°类似，但是已经连续

查询折线处的mises应力值如下

PART-1-1          2       Elem-1    61.2657E-03
PART-1-1       10       Elem-1    64.4235E-03
PART-1-1          9       Elem-1    66.0339E-03
PART-1-1          8       Elem-1    63.8726E-03
PART-1-1          7       Elem-1    58.9165E-03
PART-1-1          1       Elem-1    54.5742E-03

可见，折线处各节点应力值只有一个，已经经过平均计算。

ps：：查询结果之前，平均阈值已经设定为100%，可以排除二楼所说的问题

zhulibin2009 · 发表于 2010-9-19 22:03:53

本帖最后由 zhulibin2009 于 2010-9-20 13:10 编辑

《abaqus有限元分析实例详解》书中的第193页有详解。
具体方法：Result>Options>averging threshold由默认的百分之75改成百分之100就ok

lylguagn · 发表于 2010-9-19 22:33:42

2# zhulibin2009 谢谢，这个方法只适用于应力变化剧烈处，而非软件认为存在折线（fold line）处，所以不会也确实没有效果

zsq-w · 发表于 2010-9-20 09:26:42

1 这个几何可能是有倒角的。如果有倒角的话，倒角处网格画细一点，一般就没有超过20度了

2 如果没有倒角。建议用二次网格试一试。可以参考我的结果。

PS：lz版本太高，建议下次上传cae的同时也上传inp，以免有些热心人士无法打开cae。

lylguagn · 发表于 2010-9-20 17:41:24

本帖最后由 lylguagn 于 2010-9-20 17:52 编辑

1 这个几何可能是有倒角的。如果有倒角的话，倒角处网格画细一点，一般就没有超过20度了

2 如果没有倒角。建议用二次网格试一试。可以参考我的结果。

PS：lz版本太高，建议下次上传cae的同时也上传inp，以免 ...
zsq-w 发表于 2010-9-20 09:26

谢谢~~~~
模型没有倒角，是为了直接面对问题，故意画了两个相交为21°的两个正方形板
使用二次单元或者细化网格都可以将折线上的节点的四个mises应力值达到趋近的效果，就像楼上的图片，可是依然没有解决力云图的不连续问题。

换一个说法，我希望在后处理阶段，折线上每一个节点的mises应力查询值唯一（如19°的查询结果），而不希望像楼上的情况——查询到四个比较接近的值。
abaqus帮助文件中提到了这个问题，也指出了处理小于20°情况下的折线或者处理大于20°的连续壳的方法，不过好像并不管用

这个问题其实很重要，因为在工程领域，一个不连续的云图的说服力是很小的。而使用abaqus对壳体进行计算，90%以上的工程问题都会遇到这样的困难，如果没有解决这个基本问题，那使用abaqus处理壳体可以说就变成了一个笑话。

做过很多实验，发现abaqus把夹角大于20°的单元和节点分化为不同的region，十分费解，软件这样的处理方式到底导致了求解过程的区别还是导致了后处理过程的区别？后台都在做些甚么？

希望能够与更多热心人进行更加深入的讨论
如果有大侠出现直接解惑
就更加感激不尽

下面是两个例子的inp文件

zsq-w · 发表于 2010-9-20 18:29:51

1 必须明确有限元是数值方法，数值方法要是没有误差，那才是一个笑话。

2 请点击我在4楼的pic，就第一行数据node7的四个数值为例：

0.0548921
0.0548921
0.054974
0.054974

其实就是2个数值0.0548921和0.054974，二者误差是0.1%。我个人认为这个是连续。

如果lz认为这个不连续，请给出一个“连续”的有限元解看一下。

zsq-w · 发表于 2010-9-20 18:32:34

本帖最后由 zsq-w 于 2010-9-20 18:51 编辑

至于软件设置方面的东西，这个版块估计是无能为力。那些可以和达索-abaqus公司的人反馈，指不定他们能改进改进。

lylguagn · 发表于 2010-9-20 19:20:50

本帖最后由 lylguagn 于 2010-9-20 19:52 编辑

1 必须明确有限元是数值方法，数值方法要是没有误差，那才是一个笑话。

2 请点击我在4楼的pic，就第一行数据node7的四个数值为例：

0.0548921
0.0548921
0.054974
0.054974

其实就是2个数值0.0548921和 ...
zsq-w 发表于 2010-9-20 18:29

楼上误会我的意思了
以有限逼近无限，本来就是个离散方法，谈根本的连续是没有意义的

有限元计算是以积分点来进行求解的，那么进行外推插值的时候，如果节点不是积分点，一个节点由周边单元的计算结果就会出现多个应力值，数量由这周边单元数量决定。这个时候，软件要对节点应力值进行平均，然后在后处理阶段给出一个连续的云图。对于一般的跳跃性结果，可以采用调节平均阈值来强制节点计算结果进行平均，可是壳体问题根源不在这里，不知道我表述清楚了没有，希望楼上再提建设性建议，因为我和simula公司交流并不多。

只要出现多个值，无论查询的结果有多么相近，云图都必然不连续
这个只是比较容易认知到的表面问题
深层一点的问题是，存在fold line时候，abaqus对求解过程进行了哪些假设，怎样控制这些假设

再传两张查询结果的图片，还是顶楼的两个例子，
以node10为例，查询到四个值的夹角为21°，只查询到一个值的是19°的例子

lylguagn · 发表于 2010-9-20 19:27:39

1 必须明确有限元是数值方法，数值方法要是没有误差，那才是一个笑话。

2 请点击我在4楼的pic，就第一行数据node7的四个数值为例：

0.0548921
0.0548921
0.054974
0.054974

其实就是2个数值0.0548921和 ...zsq-w 发表于 2010-9-20 18:29

可以参看顶楼的夹角为19°的情况，楼上的节点计算结果是比较相近的，可是这样相近的结果，软件竟然没有进行平均处理，查询一下，竟然有四个值，这和我实例中的21°情况完全一致，对于这个现象，楼上难道没有甚么想法吗

楼上的意思是不是说，因为有限元是离散的，这个问题就不需要注意了呢？
那为什么其他节点的应力计算值只能查询到唯一的解呢
这个有四个值的地方在计算过程中到底有甚么特殊之处呢

我觉得探讨这些还是有必要的，应用商用软件进行计算，无非就是各种各样的设置，随便就说找达索公司，这个。。。。

zsq-w · 发表于 2010-9-20 19:37:30

本帖最后由 zsq-w 于 2010-9-20 19:39 编辑

哦，看来我们对“连续”的理解不同导致的，呵呵呵，大家继续讨论。

lylguagn · 发表于 2010-9-20 19:40:34

这两个实例是我为了简化问题而做的
实际应用壳体的时候，有很多接近90°相交的情况，这个时候的云图惨不忍睹
特别在计算多层折弯复合材料壳体时候，工程上验证结果可信的一个直观条件就是每一层的应力云图连续，不会有人听你讲，或者查询结果式的比较，因为重头人物只需要表示通过或者不通过就可以了
可小虾米才疏学浅，目前使用abaqus进行计算根本无法保证这些。。。。
希望有大侠能传道解惑
也希望这个问题能够抛砖引玉

seawideyp · 发表于 2010-9-21 09:08:35

在后处理中连续是可以的
但为什么不查积分点应力值？平均化后应力也许会有很大变化

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