[经验分享]对梁的扭转问题的计算

Jimhxy

这几天，我仔细研究了在MSC系列软件中梁的扭转问题的计算。查看版上以前的帖子，并没有看到有关梁的扭转计算的经验，估贴出本篇经验与大家分析，请各位高手们不要见笑！
      在我的项目中涉及了梁的扭转问题，但是在进行正式计算前，我希望能搞清础MSC.Dytran软件对梁的扭转的计算精度如何，故进行了下面一个算例：
      我专门建了一个模型测试Dytran对梁扭转的计算精度。我把一个1牛顿*米的力矩加到了半径为1厘米，长为1米的钢棒的一端上，钢棒的另一端固定。建模是钢棒用梁单元(beam)来模拟。经过计算后发现，钢棒的最大动力学扭转角度竟然超过了180度。钢棒所用材料的弹性模量为210GPa，钢棒最大动力学扭转角度的材料力学理论解应为0.18度。为什么用Dytran算出的解比理论解大了1000倍还不止呢？这个错误的结果让我很奇怪，到版上来问也没有得到回答，翻看版上以前的文章，也没有找到类似帖子。
      后来我只好自己仔细寻找原因，刚才终于找到了问题所在：在用Patran进行前处理时，对梁单元输入的参数除了输入Izz element外，还应该输入Torsional Const，即梁的极惯性矩。以前我多注意梁的弯曲问题，都只输入Izz element，即弯曲惯性矩，而不用输入极惯性矩。这次是进行扭转分析，我竟然也只输入了Izz element, 而没有输入TorsionalConst，这样软件就认为所计算的梁没有抗扭转能力，当然扭转变形就大得离谱了。
      理论上讲，对于圆形截面梁，知道了Izz element, 就同时知道Torsional Const, 因为Torsional Const是Izz element的二倍，所以只输入其中一个似乎就可以了。但是Patran软件没有那么聪明，并没有把我输入的Izz element自动转化到Torsional const。所以最后还是要自己手动输入才行。
      从此例扭转问题可见，有时用有限元软件做模拟不要太想当然了。软件毕竟是软件，并没有我们所期望的那么聪明，有很多很简单的转换关系它并不知道，所以还是要人手工输入才行。

royzhang

xiexiele,本人曾郁闷了一天

oldguyguy

> 理论上讲，对于圆形截面梁，知道了Izz element, 就同时知道Torsional Const, 因为Torsional Const是Izz element的二倍

上述虽是事实, 但重点是 Patran 并不知道您建立的梁截面形状为何, 所以无法自动作出上述判断 (除非在 Patran 中用既有的截面形状数据库输入尺寸去建立截面). 这是所有 CAE pre-processor 的惯例与限制… FYI.

zhongshengyuan

2# royzhang 你是不是guanliang啊？呵呵