如何计算实体模型某个截面上的合力和弯矩

htbbzzg

本来是回答其它朋友的问题，因为可能有普遍性，所以另发一帖，并增加了一个视频：
大概步骤是：
1 求解结束后，到 Post1 下面。
2 选择一个截面上的所有节点，可以建一个 Component。
3 选择 Attached to 这些节点的所有单元
4 删除位于这些节点一侧的所有单元，只保留另一侧的单元
5 点击 Nodal Calcs -> Total Force Sum，在弹出的对话框中可以设置一些参数，然后 OK，则显示这些节点组成的截面上的三个合力和三个弯矩，如下图所示。
相关的视频 (EXE 文件) 已经压缩后在附件中，缺少声音，可以结合上述说明来领会。

shilw

沙发强烈支持！
*^_^*ansys在后处理上的优势还是非常明显的

河海水妖

挺有用的。

但有一个问题，如果把这个面一侧的单元删除了，在之后的操作中是不是就不能再保存了，因为一旦保存了的话，是否会存在结果信息和DB数据库里的信息对不上？因为单元被删除了就找不回来了

月陨星沉

还有一个很大的问题就是圆柱上无论取哪个截面的力和弯矩得到的结果都是一样的？为什么这样呢？就是我改变了结果坐标系还是那样……真的很不懂。或者应该怎么设坐标系才能不一样呢？

月陨星沉

其实并不是删除了那些单元，只是从依附于所选节点的单元中unselcet了。所以根本没什么要紧的……

egotrip

真是高手啊,顶一个

seany110

是不是所有的都是这个步骤

beyondboy

我来说一种方法，先选中单元，然后利用单元来选择节点，最后就跟LZ方法一样得到结果，只要了解了有限元中节点力的计算方法就很容易理解这样做的原因啦，直接选中截面处的所有没有外部荷载的节点，总和一般都是等于零的，要满足平衡条件嘛。
另外要得到该截面真实的弯矩要保证所有的节点都处于一个平面内，最好几何模型中将其切开，如果在选择单元节点是仅选择了部分节点的话，得到的计算结果是错误的。

[ 本帖最后由 beyondboy 于 2008-5-23 11:58 编辑 ]

songt06

这种方法真有用，顶

zdpjll

楼主你好,用你的方法是很好,但是我选择的断面很多,每一个截面内力都要这样做岂不是一个个都要拷备出来?
我试了一下,很麻烦!
我在再想有没有什么方法可以对得出的结果进行操作,也就是采用赋于一个变量的方法,我这几天试了好多方法,就是不知道如何将Nforce的内容提出来(不是拷备),然后进行操作,请问楼主有好方法没?谢谢

niewzchen

好东西,谢谢

beyondboy

原帖由 zdpjll 于 2008-6-22 19:46 发表
楼主你好,用你的方法是很好,但是我选择的断面很多,每一个截面内力都要这样做岂不是一个个都要拷备出来?
我试了一下,很麻烦!
我在再想有没有什么方法可以对得出的结果进行操作,也就是采用赋于一个变量的方法,我这几 ...

利用位置选中节点，然后利用节点反选单元再利用alls,below,elem，这样吧某个截面的nforce列出来就得到弯矩了，很简单的，只要你要求的弯矩面是个平面都比较方便。

beyondboy

顺便给个例子吧：
以简支梁箱型截面为例：跨度l=10m，在跨中受集中力F=10N
理论计算容易得到：跨中弯矩Mmax=Fl/4=25N.m 跨中左侧剪力Vleft=F/2=-5N.采用ansys计算结果同理论计算值一致。其中跨中截面nforce的y向合力FY=-5.000000；截面弯矩MX=-25.00000
具体ansys的apdl:
!----------进入前处理
/prep7
!----------定义单元
et,1,solid45
!----------定义材料泊松比
mp,prxy,1,0.2
!----------定义密度
mp,dens,1,2402
!----------定义杨氏模量
mp,ex,1,3.25e10
!----------定义线膨胀系数
mp,alpx,1,0.99e-5
!!----------建立模型
!----------建立关键点
k,1,0,0-0.7787
k,2,0.8,0-0.7787
k,3,0.8,0.9-0.7787
k,4,1.4,1.1-0.7787
k,5,1.9,1.1-0.7787
k,6,1.9,1.3-0.7787
k,7,0,1.3-0.7787
k,8,-1.9,1.3-0.7787
k,9,-1.9,1.1-0.7787
k,10,-1.4,1.1-0.7787
k,11,-0.8,0.9-0.7787
k,12,-0.8,0-0.7787

k,13,0,0.3-0.7787
k,14,0.3,0.3-0.7787
k,15,0.4,0.4-0.7787
k,16,0.4,1-0.7787
k,17,0.2,1.1-0.7787
k,18,0,1.1-0.7787
k,19,-0.2,1.1-0.7787
k,20,-0.4,1-0.7787
k,21,-0.4,0.4-0.7787
k,22,-0.3,0.3-0.7787
!----------建立线
l,1,2
l,2,3
l,3,4
l,4,5
l,5,6
l,6,7
l,7,8
l,8,9
l,9,10
l,10,11
l,11,12
l,12,1

l,13,14
l,14,15
l,15,16
l,16,17
l,17,18
l,18,19
l,19,20
l,20,21
l,21,22
l,22,13


l,7,18
l,18,13
l,13,1
!----------建立面
al,1,2,3,4,5,6,23,24,25
al,25,24,23,7,8,9,10,11,12
al,13,14,15,16,17,24
al,22,24,18,19,20,21

asba,1,3,,delete,delete
asba,2,4,,delete,delete


kwpave,8
wprota,90,90,90
wpave,,1.2-0.7787
asbw,all,delete
wpave,,1.1-0.7787
asbw,all,delete
wpave,,1-0.7787
asbw,all,delete
wpave,,0.9-0.7787
asbw,all,delete
wpave,,0.4-0.7787
asbw,all,delete
wpave,,0.3-0.7787
asbw,all,delete
aglue,all
wprota,90,90
wpave,0.2
asbw,all,delete
wpave,-0.2
asbw,all,delete
wpave,0.4
asbw,all,delete
wpave,-0.4
asbw,all,delete
wpave,0.6
asbw,all,delete
wpave,-0.6
asbw,all,delete
wpave,0.8
asbw,all,delete
wpave,-0.8
asbw,all,delete
wpave,1.1
asbw,all,delete
wpave,-1.1
asbw,all,delete
wpave,1.4
asbw,all,delete
wpave,-1.4
asbw,all,delete

!----------建立拉伸母线
k,100,0,0-0.7787,10
l,1,100
!----------拉伸体
vdrag,all,,,,,,81
!----------定义单元尺寸
esize,0.1,0
!----------单元网格划分
vsweep,all
!----------进入求解器
/solu
!----------施加跨中集中力(case2)
nsel,s,loc,x,0
nsel,r,loc,y,1.3-0.7787
nsel,r,loc,z,5
f,all,fy,10


!----------施加位移约束
nsel,s,loc,y,0-0.7787
nsel,r,loc,z,0
nsel,r,loc,x,0.6
d,all,ux,0,,,,uy,uz
alls
nsel,s,loc,y,0-0.7787
nsel,r,loc,z,0
nsel,r,loc,x,-0.6
d,all,uy,0,,,,uz

alls
nsel,s,loc,y,0-0.7787
nsel,r,loc,z,10
nsel,r,loc,x,0.6
d,all,ux,0,,,,uy
alls
nsel,s,loc,y,0-0.7787
nsel,r,loc,z,10
nsel,r,loc,x,-0.6
d,all,uy,0
alls

solve


/post1

!----------跨中截面处弯矩
nsel,s,loc,z,4.9
nsel,a,loc,z,5
esln,s,1
nplot
alls,below,elem
nsel,u,loc,z,4.9
spoint,,,,5
nforce

qlql123

高手啊，学习了

zhangzf03

在三维模型上，有时候需要的是应力最大的位置的截面结果，而在划分网格的时候，很难做到所有的节点都在同一个平面上，这样就没法通过选择节点的方法求得截面合力，有没有其他方法能够求得任意截面的法向和切向应力的合力。而不仅仅局限在通过选择节点的方法

walkcisco

这动画不能放、、、

唯有时光

恩，明白了。。

yali1123

顶。。。。。。。。。。。。。。。。

jiahong76

这个简单，易掌握，若用后处理中的surface operation提取内力还是有点复杂

jiahong76

利用lz方法试了一下，貌似合理但有一个问题，当被选截面的节点受外力作用或者有约束的时候，上述方法统计的内力就不准确了吧匆忙搞了一个简单的例子来验证，不知道对不对
!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



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-14

MX
= -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