ANSYS实体单元求截面内力

2、ANSYS实体单元后处理中的求内力 发表于2007-9-10 13:13:41分使用道具小中大楼主

平常计算弯矩或剪力，一般用剖面法，即用一个剖面将体剖开，分析剖面左边或右边的受力情况。

尝试用较为简单的方法，不用积分来求弯矩，曾试过计算简支梁与悬臂梁，外荷载所括集中力、面荷载、体荷载（自重），结果准确。对别的结构未曾算过，不知可行与否？

finish /clear b0=200 h0=300 l0=3000 ec=3.3e5 p0=0.2 /prep7 csys,0

et,1,solid95 mp,ex,1,ec

mp,prxy,1,0.167 blc4,,,b0,h0,l0

wpoffs,,,750!为了后处理中选择单元方便，故将体剖分 vsbw,all

wpoffs,,,750!为了后处理中选择单元方便，故将体剖分 vsbw,all /view,1,1,1,1 /ang,1 vplot

lsel,s,loc,y,0 lsel,r,loc,z,0 dl,all,,uy lsel,s,loc,y,0 lsel,r,loc,z,l0 dl,all,,uy ksel,s,loc,x,0 ksel,r,loc,y,0 dk,all,ux

asel,s,loc,y,h0 sfa,all,1,pres,p0 allsel,all esize,50 vsweep,all finish /solu solve

finish

/post1

!首先求跨中弯矩

spoint,,0,0,1500!将计算点移至跨中

nsel,s,loc,z,0,1500!选择计算截面某一侧的全部节点 fsum !此时求得支座反力以及作用在模型上的外力（仅算集中力,面荷载及体荷载如重力等未计算在内）对跨中截面的力矩Mx allsel,all

vsel,s,loc,z,0,1500

eslv,r !选择计算截面某一侧全部单元，在命令流中利用位置选单元无法实现，故先选择体，再选与体相联的单元，但在gui模式中较易做到

fsum !此时求得外力（仅算面荷载及体荷如重力等）对跨中截面的力矩Mx !求得上面两个值后，将后一个值反号与前一个值相加即得跨中截面力矩Mx（正负号的规定参看ansys帮助，与材料力学中的不一定相同）

!求1/4截面的剪力

spoint,,0,0,750!将计算点移到1/4截面

nsel,s,loc,z,0,750!选择计算截面某一侧的全部节点 fsum !此时求得支座反力以及作用在模型上的外力（仅算集中力,面荷载及体荷载如重力等未计算在内）对1/4截面的剪力fy allsel,all

vsel,s,loc,z,0,750

eslv,r!在命令流中利用位置选单元无法实现，但在gui模式中较易做到 fsum !此时求得外力（仅算面荷载及体荷如重力等）对1/4截面的剪力fy

!求得上面两个值后，将后一个值反号与前一值相加即得剪力fy（正负号的规定参看ansys帮助，与材料力学中的不一定相同） ----复制自天工网 www.tgnet.cn

关于实体单元后处理中的求内力讨论 三月雨

1.采用实体单元计算(有时不得不采用实体单元)有其优点，但因实体单元无法直接得到结构的内力(M,N,Q)，所以对于混凝土结构想进行配筋计算就带来了难度，这是本题目提出的缘由。

2.考察了本论坛和其它几个论坛，似乎大家都知道用后处理中的“积分”，编制一些APDL，但又没有给出比较详细的说明和方法，这是本题目讨论的必要性。 3.我也不明白究竟如何处理，望高手讨论一番。 4.5分奖励如何？

为方便讨论，这里做了个简支梁受均布荷载的分析。 finish /clear b0=200 h0=300

l0=3000 ec=3.3e5 p0=0.2 /prep7

et,1,solid95 mp,ex,1,ec

mp,prxy,1,0.167 blc4,,,b0,h0,l0 /view,1,1,1,1 /ang,1 vplot

lsel,s,loc,x,1,b0-1 lsel,r,loc,y,0 dl,all,,uy ksel,s,loc,x,0 ksel,r,loc,y,0 dk,all,ux

ksel,r,loc,z,0 dk,all,uz

asel,s,loc,y,h0 sfa,all,1,pres,p0 allsel,all esize,50 vsweep,all finish /solu solve finish /post1 pldisp

!------可以在下面添加语句完成(要求使用积分命令) !A.跨中弯矩 !B.1/4跨剪力

经过摸索，讨论如下： 1.积分命令流如下： path,kz,2

ppath,1,,b0/2,0,l0/2 ppath,2,,b0/2,h0,l0/2 pdef,sigmz,s,z plpath,sigmz

!跨中轴力nfor1=-2.55e-5 pcalc,intg,nfor,sigmz,yg,b0 *get,nfor1,path,,last,nfor !跨中剪力qfor1=-4.039e-9

pdef,sigmyz,s,yz plpath,sigmyz

pcalc,intg,qfor,sigmyz,yg,1 *get,qfor1,path,,last,qfor

!跨中弯矩mfor1=-45251688误差0.6% pcalc,mult,md1,sigmz,s !相乘计算 pcalc,intg,mfor,md1,s,b0 !积分计算 *get,mfor1,path,,last,mfor

!1/4截面剪力qz(分条计算)=-30083.11误差0.3% *dim,qq,,20 *do,i,1,20 path,pname,2

ppath,1,,(i-1)*10,0,l0/4 ppath,2,,i*10,h0,l0/4 pdef,sigmyz,s,yz

pcalc,intg,qfor,sigmyz,yg,10 *get,qq(i),path,,last,qfor *enddo qz=0

*do,i,1,20 qz=qz+qq(i) *enddo *stat

2.关于pcalc,intg,varname,lab1,lab2,fact1的探讨 varname----积分结果变量 lab1,lab2--变量，可取xg,yg,zg(总体坐标),s(当前路径)及定义的变量(如上述中的md1); fact1------系数

即varname=fact1×∫lab1×d(lab2)，积分路径为当前路径S的长度

3.对于较复杂的截面如何进行呢？例如箱形截面，可否用面积直接积分呢？并且path是断的是否也可以呢？

请继续探讨，也不知对否，这里仅为抛砖引玉而已。 不好意思，差不多都忘记了。

1.*get,mfor1中的mfor1是自己任意定义的变量名；

2.yg是整体坐标的标识符，可参见哪个讨论；轴力和剪力可沿Y轴积分得到；而M积分时，使用的是路径，所以用s符号表示。

该例子很简单，应该可以读懂，只要你仔细分析每一句即可明白。 1.跨中弯矩计算中的几个语句解释

pcalc,mult,md1,sigmz,s !相乘计算，其中的s是路径长度变量，即σzi*si(i=路径上的点数)

pcalc,intg,mfor,md1,s,b0 !积分计算,mfor=b0*∫σzi*si*ds,其中的s是路径长度变量，即沿路径长度积分

!假定了在宽度方向同高纤维应力相同，否则不能乘b0; !理论上用分条计算更好些，例如1/4截面的剪力计算。 注意：使用s积分概念更明确！不必使用XG,YG等。

2.因为这里是特例(没有轴力)，对于没有轴力的断面，没有必要必须取中性轴进行积分计算，因为取何处都是一样的。对于一般情况，也没有必要找中性轴，因为用实体计算，其应力的分布不同于传统的计算，其不同竖向线上的应力零点可能是不同的(例如剪力滞等影响)，给确定中性轴带来困难，且在路径上找零应力点也不方便。为方便可取路径起点，这样积分后，再进行移轴是一样的，相当于力素都对路径起点，然后移到某个轴上(例如重心)。另外，应力为零的点就不在截面之内时呢？

3.有些算法是否正确，可通过简单的例子计算即可证明。

平常计算弯矩或剪力，一般用剖面法，即用一个剖面将体剖开，分析剖面左边或右边的受力情况。

尝试用较为简单的方法，不用积分来求弯矩，曾试过计算简支梁与悬臂梁，外荷载所括集中力、面荷载、体荷载（自重），结果准确。对别的结构未曾算过，不知可行与否？

同样用三月雨先生的例子，为了后处理方便，但略作改动，主要为了后理方便，计算结果未变！ finish /clear b0=200 h0=300 l0=3000 ec=3.3e5 p0=0.2 /prep7 csys,0

et,1,solid95 mp,ex,1,ec

mp,prxy,1,0.167 blc4,,,b0,h0,l0

wpoffs,,,750!为了后处理中选择单元方便，故将体剖分 vsbw,all

wpoffs,,,750!为了后处理中选择单元方便，故将体剖分 vsbw,all

/view,1,1,1,1 /ang,1 vplot

lsel,s,loc,y,0 lsel,r,loc,z,0 dl,all,,uy

lsel,s,loc,y,0 lsel,r,loc,z,l0 dl,all,,uy ksel,s,loc,x,0 ksel,r,loc,y,0 dk,all,ux

asel,s,loc,y,h0 sfa,all,1,pres,p0 allsel,all esize,50 vsweep,all finish /solu solve finish /post1

!首先求跨中弯矩

spoint,,0,0,1500!将计算点移至跨中

nsel,s,loc,z,0,1500!选择计算截面某一侧的全部节点 fsum !此时求得支座反力以及作用在模型上的外力（仅算集中力,面荷载及体荷载如重力等未计算在内）对跨中截面的力矩Mx allsel,all

vsel,s,loc,z,0,1500 eslv,r !选择计算截面某一侧全部单元，在命令流中利用位置选单元无法实现，故先选择体，再选与体相联的单元，但在gui模式中较易做到

fsum !此时求得外力（仅算面荷载及体荷如重力等）对跨中截面的力矩Mx

!求得上面两个值后，将后一个值反号与前一个值相加即得跨中截面力矩Mx（正负号的规定参看ansys帮助，与材料力学中的不一定相同）

!求1/4截面的剪力

spoint,,0,0,750!将计算点移到1/4截面

nsel,s,loc,z,0,750!选择计算截面某一侧的全部节点

fsum !此时求得支座反力以及作用在模型上的外力（仅算集中力,面荷载及体荷载如重力等未计算在内）对1/4截面的剪力fy allsel,all

vsel,s,loc,z,0,750

eslv,r!在命令流中利用位置选单元无法实现，但在gui模式中较易做到 fsum !此时求得外力（仅算面荷载及体荷如重力等）对1/4截面的剪力fy

!求得上面两个值后，将后一个值反号与前一值相加即得剪力fy（正负号的规定参看ansys帮助，与材料力学中的不一定相同）

方法2,—面操作

最早的3D实体单元内力计算是迫不得已而编制的，适合于较早的版本。现在新版本出来的很快，功能上也有增加。对于3D实体单元的内力计算，可采用面操作（应该是V8以上吧，没有细考！）。例如用悬臂梁采用3D实体单元，其某个截面的的内力计算如下，并具有详细解释。这种方法较原来的更方便，大家不放一用。 /PREP7 ET,1,SOLID45 MP,EX,1,2E11

MP,PRXY,1,0.3 !定义单元类型、材料特性 BLC4,2,3,0.2,0.3,4 DA,1,ALL !施加荷载 FK,8,Fy,2E4 FK,7,Fy,2E4 FK,7,FX,0.8E4 FK,6,FX,0.8E4

SFA,4,1,PRES,1E6 SFA,2,1,PRES,1E6

ESIZE,0.05 VMESH,ALL FINISH /SOLU

SOLVE !生成有限元模型并求解 FINISH

/POST1 !进入后处理层 WPOFF,,,2

SUCR,SUZ2,CPLANE,3 !移动工作平面、创建面SUZ2

!映射X、Y和Z方向应力 SUMAP,MYSX,S,X SUMAP,MYSY,S,Y SUMAP,MYSZ,S,Z

!映射XY、YZ和XZ方向应力 SUMAP,MYSXY,S,XY SUMAP,MYSYZ,S,YZ SUMAP,MYSXZ,S,XZ

!显示面本身和面上的应力 SUPL,SUZ2

SUPL,SUZ2,MYSZ

SUPL,SUZ2,MYSYZ SUPL,SUZ2,MYS

!列表显示MYSZ面项 SUPR,ALL,MYSZ

!求截面上FX，理论结果为16000,计算结果为15999.9983 误差1% SUEVAL,XFORCE,MYSXZ,INTG

!求截面上FY，理论结果为-360000，计算结果为 -360000.069 SUEVAL,YFORCE,MYSYZ,INTG

!求截面上FZ，理论结果为-60000，计算结果为-60001.2485 SUEVAL,ZFORCE,MYSZ,INTG

!求截面面积并赋给MYA变量 SUEVAL,MYA,DA,SUM

!求关于X轴的面积矩并赋给变量MYYA SUEVAL,MYYA,GCY,INTG

!得到面积重心到X轴的距离=面积矩/面积 MYYA=MYYA/MYA

!求关于Y轴的面积矩并赋给变量MYXA SUEVAL,MYXA,GCX,INTG

!得到面积重心到Y轴的距离=面积矩/面积 MYXA=MYXA/MYA

!计算MYSZ×GCY，并赋给面项SZGCY SUCALC,SZGCY,MYSZ,MULT,GCY !对面项SZGCY在面上积分得到MX1 SUEVAL,MX1,SZGCY,INTG

!计算MYSZ×GCX，并赋给面项SZGC SUCALC,SZGCX,MYSZ,MULT,GCX !对面项SZGCX在面上积分得到MY1 SUEVAL,MY1,SZGCX,INTG

!上述弯矩基于总体直角坐标系原点而言的，应对面积重心取矩，将内力简化到面积重心上 !理论结果为320000，计算结果为320437.403 MX1=MX1-ZFORCE*MYYA

!理论结果-32000， 计算结果为-32062.5187 MY1=MY1-ZFORCE*MYXA

结果查看

to cxmeng：

可以通过 GUIparameters－>scalar parameters 或者通过命令*status 获得参数值

方法三、单元节点力求和法

ANSYS中实体单元计算截面弯矩的方法

!!!!悬臂梁中间截面的内力（反力和弯矩）计算。材料属性分别为EX,1,2E11，

!!!!PRXY,1,0.3;单元类型为实体单元，长、宽、高分别为4、0.2、0.3m，一端完全固定，另一端的两个

!!!!上端点处，分别作用有两个大小为1000N的集中荷载，试求跨中截面的反力及弯矩。 !!!!采用单元节点力求和法，通过选择节点和单元，然后对单元节点力求和即得到某个 !!!!某个截面的内力。但该法需要所求内力的截面为一列单元的边界，或者说截面 !!!!不穿过单元（节点分布在截面上），这样所求的截面内力是精确的。 FINI !建模开始 /CLEAR ! /PREP7 ! ET,1,SOLID95, ! MP,EX,1,2E11 MP,PRXY,1,0.3 BLC4,2,3,0.2,0.3,4

DA,2,ALL !给编号为2的面施加面约束

FK,3,FY,-1000 !给标号为3的关键点施加X方向的集中力为1000 FK,1,FY,-1000 !给标号为4的关键点施加X方向的集中力为1000 ESIZE,0.05, VMESH,ALL FINISH /SOLU SOLVE FINI /POST1

NSEL,S,LOC,Z,2-0.05,2 !选择跨中截面及截面右侧的节点和单元 ESLN,,1 !通过节点选择单元

NSEL,R,LOC,Z,2 !从中再选择跨中截面的节点

SPOINT,,2.1,3.15,2 !指定力矩求和中心（跨中截面的中心） FSUM !单元节点力求和，并给出列表结果

计算结果与手算结果完全一致，说明是正确的，这种方法叫做“单元节点力求和法”，还有另外两种方法，分别叫做“截面分块积分法”“面操作法”，感觉还是单元节点力求和法简单方便。

单元节点力求和法和板单元中的方法相同，即通过选择节点和单元，然后对单元节点力求和即可得到某个截面的内力。但该法需要所求内力的截面为一列单元的边界，或者说截面不穿过单元，这样所求截面内力是精确的。

对于复杂结构，由于单元划分控制不可能那么好，就不如面操作准确，除非在划分单元时就决定求解内力的截面，然后将几何实体在此位置切分。

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