关于ANSYS中shell63单元弯矩的考题
问题描述:
在利用shell63单元进行内力分析后,在后处理里面是可以输出弯矩的,分别有MX、MY、MZ三个分量。但是在输出界面上有时候会觉得数据分布不是很合理,与想象的不大一样。在一个小题目中也遇到这个问题,不过一直没有把问题搞清楚。恰巧这次都市院的朋友问到这个问题,所以就花点时间做了一个考题。为以后遇到这个问题的朋友做点参考。
算例:
如图所示两块一样的板,利用shell63单元剖分20*20的单元。右边一个板方向是规则的XY方向,坐标一块板式斜45度方向。同样是一边固定约束,一边节点施加0.1KN的集中力。如图。

计算所得弯矩如下:
由计算结果可以看出,右边板的弯矩数据分布均匀,而且趋势与我们想象的概念一致。但是左边板的数据较乱,没有规则的趋势。

MX弯矩图

MY弯矩图
在上面模型的基础上,把左边板左右节点的局部坐标设置为与板形状相适应的垂直方式,见图。(没设置之前所有节点的局部坐标系都是与整体坐标系相同)

计算结果:有图可以看出,计算结果弯矩分布于数据较为合理,趋势与直观理解相同。而且,通过MX与MY的数据还可以看出ansys中MX、MY的定义符合右手法则。
MX弯矩图
MY弯矩图
MX弯矩图
MY弯矩图
其实,shell63单元弯矩输出是输出在节点上的,所以每个shell单元在边线上都有两个数据。所有节点的数据加起来才是真正的弯矩,才可以作为配筋用的数据。
顺便提一下,ANSYS帮助文件里关于弯矩的示意图是有点问题的,不符合右手法则。见下图:
