APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?

ANSYS中的自定義截面功能為用戶定義復(fù)雜截面提供了方便,然而部分同學(xué)在處理復(fù)雜截面時,有遇得到過明明截面外框尺寸都一樣,而網(wǎng)格劃分后打開單元形狀發(fā)現(xiàn)截面出現(xiàn)偏離對不齊的情況。

以下面的案例為例,此處自定義了兩個復(fù)雜箱梁截面,均采用在CAD建立好面域,導(dǎo)入ANSYS中劃分網(wǎng)格,然后在采用secwrite命令自定義截面。

兩個截面的外觀尺寸完全一致,唯一不同的是內(nèi)部空心 形狀不一致!

截面一形式如下:

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖1

截面二形式如下:

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖2

導(dǎo)入ANSYS,劃分網(wǎng)格后,并打開單元形狀,截面如下:

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖3

從截圖中可看到,兩者截面交匯處有明顯的截面錯位,放大如下所示:

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖4

有的同學(xué)會認(rèn)為兩者截面外部尺寸完全一樣,理論上應(yīng)該重合才是,可為啥還有這種情況出現(xiàn)呢?
原因如下:
ANSYS的梁單元截面定義中,ANSYS默認(rèn)梁單元中心線(單元坐標(biāo)系X軸)位于截面形心處,當(dāng)用戶用secplot繪制截面形狀時所出現(xiàn)的Centroid Y和Centroid Z即為截面形心相當(dāng)于截面定義原點的坐標(biāo)。如果兩個截面的這兩個坐標(biāo)不一致,就會出現(xiàn)類似上圖中的錯位現(xiàn)象!

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖5

單元坐標(biāo)系X軸以截面形心位置為準(zhǔn)
那么截面原點位于哪個地方呢?自帶截面庫對于雙邊對稱的情況(例如矩形,圓形),原點一般位于截面對稱中心處,而對于單邊對稱的情況(例如槽型截面),原點一般位于左下角原點。如果用戶采用了自定義截面,則原點位于用戶自定義截面時的坐標(biāo)原點(0,0)處。
例如此處我們在cad中繪制截面時,坐標(biāo)(0,0)位于頂部中心處,那么這個點就是我們截面的原點。
此處注意坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,雖然我們在cad中是X、Y坐標(biāo),但換到ANSYS截面定義中,x坐標(biāo)代表單元坐標(biāo)系Y軸,y坐標(biāo)系代表單元坐標(biāo)系Z軸。
這個是和secdata里面的定義是一致的,如下所示。

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖6

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖7

截面一的截面形心坐標(biāo):
Centroid Y=0
Centroid Z=-249.214
從下圖中可見,X字符位于原點的下方,因而也就能理解為啥Centroid Z為負(fù)值了。

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖8

截面二的截面形心坐標(biāo):
Centroid Y=43.2327
Centroid Z=-261.1027
由于截面二中內(nèi)部空心不對稱,所以Y值具有一定的偏移值。

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖9

對比上述兩個截面的坐標(biāo),發(fā)現(xiàn)兩者的形心坐標(biāo)在Y軸和Z軸均具有一定的差異,因而當(dāng)采用默認(rèn)的形心作為X軸的位置時,兩者截面肯定是有錯位的!
解決思路:
既然兩者外部尺寸一樣,如果要重合的話,肯定不能以截面形心作為單元坐標(biāo)系X軸的位置了,這個時候就涉及到截面偏置的概念了。
截面偏置命令Secoffset,其幫助如下:

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖10

對于梁單元來講,其截面位置有四種方式可選:
1、截面中心,默認(rèn)值
2、截面剪力中心
3、截面原點
4、用戶自定義偏移值,以截面原點為基準(zhǔn)。
我們注意到上述兩個截面的外觀尺寸完全一樣,且坐標(biāo)原點也完全一致,因而將截面偏置到坐標(biāo)原點即可解決問題。
在截面定義的時候用上secoffset,origin即可,如下所示:
sectype,1,beam,meshsecread,sec_1,sect,,meshsecoffset,origin
sectype,2,beam,meshsecread,sec_2,sect,,meshsecoffset,origin
調(diào)整后的單元形狀如下所示:

APDL自定義截面打開單元形狀后總是對不齊,怎么辦?的圖11

同時注意到箭頭處,單元坐標(biāo)系X軸已經(jīng)偏移到截面原點處了。

擴(kuò)展:
如果兩個復(fù)雜截面的原點不一致,但又想對齊部分邊,這時候可通過secoffset里面的user選項,通過用戶自定義偏置距離來實現(xiàn)!

祝好


文章來源ANSYS結(jié)構(gòu)

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