对自编程序和ANSYS计算块单元的应力的疑问

cobalt

最近因为项目需要编了一个20结点块单元的程序，以ANSYS的Solid95作静力计算核对。
两个程序计算得到的结点位移完全一致。但是在计算应力时存在如下几个疑问:

(1)想将自编程序中求得的积分点应力与ANSYS的计算结果对比，但是没有办法从ANSYS里面提取Solid95单元的积分点应力。恳请大侠指点如何从ANSYS里面提取Solid95单元的积分点应力。

(2)自编程序求得的结点应力和ANSYS的单元应力或者结点应力都不一样，误差还比较大。所以我想请教各位，在理论上，求单元应力时，是否采用如下两种方法之一： a. 根据单元各个结点在单元局部坐标系中的局部坐标(kesi,yita,ceita)求得形函数对局部坐标的导数，然后利用Jacobi矩阵转换到整体坐标，便可求得应变矩阵B，最后根据sigma=DBU得到该结点的应力。实际上高斯积分点的应力就是这么得到的。 b.根据计算得到的高斯积分点应力，利用应力修匀的思想，将单元内部八个积分点的应力插值得到单元八个角部结点的应力，其它位置处的结点应力通过相邻两个角部结点的应力平均得到。恳请大侠指点块单元计算结点应力的方法。

(3)ANSYS中Solid95单元各个结点应力是如何计算的？好像ANSYS输出的结点应力是和某个结点关联的单元在该结点处应力平均的结果。但是我做的算例里面又不是这样，那么，ANSYS的结点应力输出结果是如何得到的？恳请大侠指点ANSYS计算结点应力和单元应力的理论。

希望这个帖子可以成为块单元编程应力计算的指南。^_^

cobalt

解决了几个疑问。就写在下面吧，希望对他人有借鉴意义。
（1）关于在ANSYS中提取单元的高斯积分点应力的方法，可以在Solve之前使用ISWRITE,ON命令。则计算之后会生成一个Jobname.ist 文件，里面就是各个单元各个高斯积分点上的应力。
（2）自编程序与ANSYS的积分点应力均相同。因此可以证明上个帖子(2)中关于高斯积分点应力的计算方法是正确的。

cobalt

我的程序计算得到的单元各个结点的应力现在和ANSYS中Solid95的计算结果一致了。希望下面的话对别人有参考价值。
当高斯积分点的应力都一致的时候，而且应力修匀时候的积分点和结点都是对应的，这时如果出问题，肯定也就是应力修匀矩阵的问题了。
我以前是采用朱伯芳《有限单元法原理与应用》一书中的三维单元应力修匀矩阵，书中的矩阵来自于单元中一共有2×2×2个高斯积分点的情况，而我的程序和ANSYS一样，采用了14个高斯积分点，这点我以前没有认识到，晕，所以需要重新推导应力修匀矩阵。我计算得到的应力修匀矩阵如下：
1.5566 , -0.2135 ,  0.0293 , -0.2135 , -0.2135 ,  0.0293 , -0.0040 ,  0.0293
-0.2135 ,  1.5566 , -0.2135 ,  0.0293 ,  0.0293 , -0.2135 ,  0.0293 , -0.0040
0.0293 , -0.2135 ,  1.5566 , -0.2135 , -0.0040 ,  0.0293 , -0.2135 ,  0.0293
-0.2135 ,  0.0293 , -0.2135 ,  1.5566 ,  0.0293 , -0.0040 ,  0.0293 , -0.2135
-0.2135 ,  0.0293 , -0.0040 ,  0.0293 ,  1.5566 , -0.2135 ,  0.0293 , -0.2135
0.0293 , -0.2135 ,  0.0293 , -0.0040 , -0.2135 ,  1.5566 , -0.2135 ,  0.0293
-0.0040 ,  0.0293 , -0.2135 ,  0.0293 ,  0.0293 , -0.2135 ,  1.5566 , -0.2135
0.0293 , -0.0040 ,  0.0293 , -0.2135 , -0.2135 ,  0.0293 , -0.2135 ,  1.5566
其中计算采用的形函数参见ANSYS Release 9.0 Documentation   ->ANSYS,Inc. Theory Reference ->Shape Functions ->3-D Solids ->8 Nodes Bricks without ESF。
这个应力修匀矩阵从上向下对应8个高斯积分点，他们的位置与上面提到的ANSYS帮助文件中的块单元各结点在单元局部坐标系中的相对位置一致，即为：I,J,K,L,M,N,O,P。如果对应于朱伯芳书中的图8-24三维曲面单元，则是4,1,2,3,8,5,6,7。

附件为产生平面曲面单元和三维曲面单元应力修匀矩阵的Fortran源代码。

zhuyuwang

虽然是今天才看到楼主的帖子，但还是要对楼主的工作予以赞赏。有限元的研究在细微上真的需要花很多功夫！

palley

要在Ansys里面查看积分点的应力，可以在计算前进行如下的操作：
Solution->Load Step Opts->Output Ctrls->Integration Pt
默认情况下，Ansys输出的是节点的应力值，如果要输出积分点的应力值，选择
No-Copy them

peregrine

有点高深，学习！

strpinelin

如何查看ansys各个单元的所采用的积分点是怎么规定的呢？

turbinesv

感谢，正在为积分点的问题困惑。

974748265

cobalt 发表于 2005-11-16 14:41
我的程序计算得到的单元各个结点的应力现在和ANSYS中Solid95的计算结果一致了。希望下面的话对别人有参考价 ...

本来以为应力磨平是针对积分点数目跟节点数目相同的情况下，看来不是，那么，如果我选择平面四节点单元，而采用16积分点的话也可以根据此技术外推得到节点上的应力,对吗？