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关于平面应力单元和壳体单元的比较  

2013-04-30 12:21:17|  分类: 问与答 |  标签: |举报 |字号 订阅

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问题:

    我遇到一个问题,我分析的与一个书本的结论相差太大。不知道谁对谁错?现向您请教。谢谢!问题如下: 

    ansys中的shellplane的区别,有的问题求解差别太大。

    例子:一个中心带有圆孔的矩形板的拉伸。

    矩形尺寸:1m*1m;孔在中心,直径0.2m,板厚0.03m
    材料属性:   E=2e5 Mpa, V=0.3

    板的一端固定,另一端承受拉伸载荷:500 KN/m;我用 Shell63 和 Plane42 分别求解,对于 X-Stress(拉伸方向)差别很大:
              关于平面应力单元和壳体单元的比较 - htbbzzg - htbbzzg的博客

                            图 1  Plane42 求解结果

               关于平面应力单元和壳体单元的比较 - htbbzzg - htbbzzg的博客
                            图 2   Shell63 的求解结果。

    使用 shell计算的mises stress=0.4e11pa;

    使用 plane stress with thick mises stress=0.14e9


答复:

    对平面应力单元,试算了几种不同的情况:不考虑厚度、以及不同厚度,发现:对于一端受分布拉力的情况,结果是一样的,与厚度无关。而对于壳体单元,如果修改壳体厚度,发现:对于一端受面内分布拉力的情况,结果与厚度成反比,且与理论值基本一致。

这说明:对于受面内载荷的情况,壳体单元的结果是正确的。

通过与壳体单元结果的比较,可以发现:使用 平面应力单元时,所得应力实际上是沿整个厚度的值,而壳体的应力结果是单位面积上的应力,即与理论的应力定义一致。因此,对二者比较时,应当用平面应力的应力结果除以厚度,换算为理论应力,这样:

0.142e9 / 0.003 = 0.47333 e11

与壳体的计算结果基本相同。

或者,将平面应力计算时施加的边界压力换算为单位厚度的压力,即:

    15e6 / 0.003 = 5e9

    再施加到指定的线段上,计算结果就直接与壳体单元的结果一致了。


    关于这一问题的进一步探讨,请见下一日志。
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