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ANSYS中單元解、節(jié)點解以及節(jié)點單元解的概念解析
理論上,任何結(jié)構(gòu)任何位置處的應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)該都是連續(xù)的,而上面所說的單元應(yīng)力應(yīng)變解并不連續(xù),因而就出現(xiàn)了另外一個解,我個人稱之為節(jié)點單元解,它是單元解在公共節(jié)點上應(yīng)力應(yīng)變值的平均值,通過平均化就使得公共節(jié)點上的應(yīng)力應(yīng)變值變得唯一,但這樣會帶來另外一個問題,就是節(jié)點單元解和節(jié)點有關(guān),也即是和單元數(shù)目有關(guān)。在某些情況下,可能會由于網(wǎng)格劃分的影響,導(dǎo)致畸變較大。
總結(jié)起來,三個解的概念如下:
節(jié)點解:節(jié)點位移解,原始解,最為精確的解;
單元解:單元的應(yīng)力應(yīng)變,派生解,通過節(jié)點解推導(dǎo)得到;
節(jié)點單元解:節(jié)點的應(yīng)力應(yīng)變,派生解的平均化顯示。
祝好
ANSYS結(jié)構(gòu)院
2017.12.25
展開 ANSYS中單元解、節(jié)點解以及節(jié)點單元解該怎么理解
總結(jié)起來,三個解的概念如下:
節(jié)點解:節(jié)點位移解,原始解,最為精確的解;
單元解:單元的應(yīng)力應(yīng)變,派生解,通過節(jié)點解推導(dǎo)得到;
節(jié)點單元解:節(jié)點的應(yīng)力應(yīng)變,派生解的平均化顯示。
來源:ANSYS學習與應(yīng)用
從形函數(shù)與函數(shù)的連續(xù)可導(dǎo)性到ansys結(jié)果中的節(jié)點解與單元解的差異
如題,《從形函數(shù)與函數(shù)的連續(xù)可導(dǎo)性到ansys結(jié)果中的節(jié)點解與單元解的差異》,形函數(shù)對結(jié)果的影響大部分人都能聯(lián)想到二次單元比線性單元求得的結(jié)果更精確,但該文要表達的不僅如此,而是從更一般地討論怎么從單元的形函數(shù)來理解節(jié)點解與單元解之間的差異。
首先討論單元的階次。作為基礎(chǔ)我們應(yīng)該明白網(wǎng)格與單元的區(qū)別,網(wǎng)格是將幾何體離散化后的結(jié)構(gòu),即組成幾何體的微元,單元是這些微元的幾何、物理或數(shù)學屬性(這里我們并不打算詳細討論單元的這些屬性,但是這些知識會方便對本文的理解)。我們經(jīng)常在使用ansys或其他CAE軟件時經(jīng)常會遇到單元的選擇以及單元階次的選擇,一般一種單元包括線性單元和二次單元甚至更高級的單元,比如在ansys中經(jīng)常被使用的shell181(左)和shell281(右),線性單元使用的形函數(shù)是一次的多項式,高次單元使用的形函數(shù)是高次的多項式,形函數(shù)用于描述相鄰節(jié)點之間的位移場,所以高次的單元可以更好的描述形狀復(fù)雜的幾何體。
不同于常規(guī)材料力學中通過平衡方程求解(首先求得的解是力解),有限元方式求解的特點是首先求解出的結(jié)果是節(jié)點的位移解,即displacement of nodes,所有的節(jié)點位移形成了位移場,在空間上位移場一定是連續(xù)的,但是不一定是平滑的。哎哎,是不是特別熟悉的感覺,正是和高數(shù)中函數(shù)的連續(xù)性和可導(dǎo)性兩個性質(zhì)非常相似,不用奇怪,位移場本來就是用函數(shù)描述的,所以自然就存在函數(shù)的性質(zhì),所以用函數(shù)的性質(zhì)來理解就可以方便解釋一些現(xiàn)象了,下圖分別是用兩種形函數(shù)描述的位移場,在有限元求解后得到的首先是節(jié)點位移解,即圖中5個節(jié)點的位移,假如每個節(jié)點的位移用坐標x\y\z的函數(shù)來表示,然后通過形函數(shù)插值得到相鄰節(jié)點之間的位移(也是xyz的函數(shù)),上圖是用一次形函數(shù)插值,下圖是用二次形函數(shù)插值。
展開 ANSYS中的節(jié)點解與單元解是怎么回事?下次別說你還不懂
也就是,ANSYS的單元解,其實不能完全看作單元解,筆者稱之為單元角節(jié)點解。
轉(zhuǎn)自公眾號——ANSYS學習與應(yīng)用
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ANSYS中的節(jié)點解與單元解是怎么回事?附solid186與solid185單元結(jié)果對比文檔下載
有限元在求解結(jié)構(gòu)問題時,最先得到的是各個節(jié)點的位移,再通過彈性力學方程得到單元的應(yīng)力和應(yīng)變,得到的單元應(yīng)力應(yīng)變實際上是一個函數(shù),這個函數(shù)能夠描述單元內(nèi)所有位置處的應(yīng)力場。無疑,這樣沒法在軟件中顯示結(jié)果,因此單元解需要確定一些積分點(高斯點),通過積分得到這些積分點的解,這些積分點的解代表單元解。
積分點通常和單元的節(jié)點位置不重合,因此想要得到單元節(jié)點的解,需要將積分點的解根據(jù)某種規(guī)則外推,以一種近似的方法得到單元節(jié)點的解。由于每個單元外推得到的單元節(jié)點解并不完全一致,因此,最初外推得到的單元的節(jié)點解不連續(xù),為了讓其連續(xù),將不同單元之間的節(jié)點外推得到的節(jié)點解進行算術(shù)平均,這樣在連續(xù)節(jié)點處的節(jié)點解僅有一個數(shù)值,這樣便得到實際在軟件中顯示的節(jié)點解。
簡短一點來說:單元解是積分點的解,節(jié)點解是外推后平均的解。很明顯,從數(shù)值精度上來講,單元解是高于節(jié)點解的。
采用ANSYS計算了一個簡單的模型,分別采用solid185單元和solid186單元,185單元是8節(jié)點單元,186單元是20節(jié)點單元,分別計算后查詢;
最終,單元總數(shù)185為256個,186為256個,單元劃分一樣,但是節(jié)點數(shù)不一樣,185單元劃分的模型節(jié)點數(shù)為459個,186單元劃分的為1605個。
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