关于旋转节点坐标系(NROTA)的一点疑问

wxwieandy

问题描述:对于一个材料特性为各向异性的圆柱体,沿周向承受均匀的径向力和轴向力(径向力和轴向力为只与R,Z有关的函数,与角度Θ无关),创建1/5圆柱体,两轴向端面施加循环对称约束(CPCYC),一侧底面施加全约束,分析其在静载荷下的应力分布.

有限元模型及约束如下图所示:

计算的过程中为了施加径向力FX,对节点坐标系进行了旋转:

ALLS

ESEL

NSLE,S,1

CSYS,1

NROTA,ALL

但是计算结果,ESQV沿环向分布不连续,(从理论上考虑,应力应该沿环向,呈条状均匀分布)一直没有找到原因

        Von-Mises stress (该应力分布不太合理)

           displacement

          节点坐标系
/PSYMB,NDIR,1查看节点坐标系,发现部分节点的坐标系不显示(系统默认笛卡尔坐标系),不确定问题是不是出在节点坐标系的旋转上,还是由于ANSYS本身的显示问题
欢迎大家指导讨论,谢谢!

htbbzzg

  "两轴向端面施加循环对称约束(CPCYC),一侧底面施加全约束" 好像有问题，改为：
    两周向截面施加循环对称约束(CPCYC),一侧底面约束轴向 (Uz) 和周向 (Uy) 位移试试。

wxwieandy

htbbzzg 发表于 2015-10-30 09:03
"两轴向端面施加循环对称约束(CPCYC),一侧底面施加全约束" 好像有问题，改为：
    两周向截面施加循环对 ...

修改约束后的计算结果好像也不合理


                      Von-Mises stress
附上命令流

njweiwei2

可以试试看检查一下单元的材料属性. 因为是各向异性材料, 所以单元的材料属性比较关键. 材料属性是随单元坐标同向, 而在默认情况下, 单元坐标是和全局 0 坐标一样的, 也就是处在直角坐标系下. 楼主可以检查一下自己的材料属性方向是否正确, 如果需要修改的话, 可通过 ESYS 命令进行修改

wxwieandy

njweiwei2 发表于 2015-10-30 10:56
可以试试看检查一下单元的材料属性. 因为是各向异性材料, 所以单元的材料属性比较关键. 材料属性是随单元坐 ...

谢谢您的建议！
诚如您所提到的，对于各向异性材料，单元坐标系是比较关键的
对此，我创建的了四个模型进行了验证
模型一：材料特性各向同性的的1/5圆柱，边界条件和载荷同上 施加载荷时，不旋转单元坐标系
计算结果是比较合理的，应力分布同模型三的结果类似

模型二：材料特性各向异性的的1/5圆柱体（只包含一种复合材料），边界条件和载荷同上
施加载荷时，不旋转单元坐标系
计算结果是不合理的，应力分布在3#已经给出


模型三：材料特性各向异性的的1/5圆柱体（只包含一种复合材料），边界条件和载荷同上
在施加载荷时，除了旋转节点坐标系，同时旋转单元坐标系
CSYS,1
NROTA
CSWPLA,11，1
EMOD,ALL,ESYS,11
..........
计算结果如下：

            Von-Mises stress
这个应力的分布是比较合理的


模型四：材料特性各向异性的的1/5圆柱体（沿径向由内到外，包含三种复合材料），边界条件和载荷同上
在施加载荷时，除了旋转节点坐标系，同时旋转单元坐标系
计算结果表明：
内层的两种复合材料，应力分布是比较合理的，而最外层复合材料的应力分布仍然不太合理，结果在1#的原始求助帖中已经给出，花费了一个星期的时间始终没有找到比较合理的原因
                                   
最外层复合材料上的Mises应力

njweiwei2

wxwieandy 发表于 2015-10-30 14:35
谢谢您的建议！
诚如您所提到的，对于各向异性材料，单元坐标系是比较关键的
对此，我创建的了四个模型进 ...

我不是做复合材料的, 但是我认为模型三的作法是正确的; 如果结果还是有问题, 就应从边界条件, 加载方式, 以及单元的使用上 (比如单元类型, 单元详细设置...) 这些方面来进行检查和考虑