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1、第第 六六 章章:分析结果评价分析结果评价1ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)学习完本章后，学员应该能够检验学习完本章后，学员应该能够检验ANSYS分析的结果分析的结果.ModuleObjectiveLessonObjectives第六章目的第六章目的第六章目的第六章目的 Lesson A: 识别无效的分析结果识别无效的分析结果6-1.识别分析中无效的结果识别分析中无效的结果.6-2.确定结果中需要检查的内容确定结果中需要检查的内容:a. 计算出的几何项计算出的几何项.b. 变形变形 / 温度温度 / 应力应力.c.
2、整体或部分模型的反作用力或节点力整体或部分模型的反作用力或节点力.Lesson B. 调试可疑的分析结果调试可疑的分析结果6-3.确定怎样调试可疑的分析结果确定怎样调试可疑的分析结果.Lesson C. 误差估计误差估计6-4.定义误差估计的基础定义误差估计的基础.2ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Lesson A:识别无效的分析结果识别无效的分析结果3ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)结果验证结果验证结果验证结果验证验证分析的结果，在任何有
3、限元分析中无疑是最为重要验证分析的结果，在任何有限元分析中无疑是最为重要的步骤的步骤.在开始任何分析以前，应该至少对分析的结果有粗略的在开始任何分析以前，应该至少对分析的结果有粗略的估计（来自经验、试验、标准考题等）估计（来自经验、试验、标准考题等）.如果结果与预期的不一样，应该研究差别的原因如果结果与预期的不一样，应该研究差别的原因.4ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)识别无效的结果识别无效的结果识别无效的结果识别无效的结果应该知道所分析的对象的一些基本的行为应该知道所分析的对象的一些基本的行为:重力方向总是竖直向下
4、的重力方向总是竖直向下的离心力总是沿径向向外的离心力总是沿径向向外的物体受热一般要膨胀物体受热一般要膨胀没有一种材料能抵抗没有一种材料能抵抗 1,000,000 psi 的应力的应力轴对称的物体几乎没有为零的轴对称的物体几乎没有为零的 环向应力环向应力弯曲载荷造成的应力使一侧受压，另一侧受拉弯曲载荷造成的应力使一侧受压，另一侧受拉如果只有一个载荷施加在结构上，检验结果比较容易如果只有一个载荷施加在结构上，检验结果比较容易. 如果有多个载荷，可单独如果有多个载荷，可单独施加一个或几个载荷分别检验，然后施加所有载荷检验分析结果施加一个或几个载荷分别检验，然后施加所有载荷检验分析结果.Objecti
5、ve6-1.识别分析中无效的结果识别分析中无效的结果.5ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)计算出的几何项计算出的几何项计算出的几何项计算出的几何项 在输出窗口中输出的质量特性，可能会揭示在几何模型、材料在输出窗口中输出的质量特性，可能会揭示在几何模型、材料属性（密度）或实常数方面存在的错误属性（密度）或实常数方面存在的错误.Objective6-2a.检察结果中计算出的几何项检察结果中计算出的几何项.6ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)变形变形
6、变形变形 / / 温度温度温度温度 / / 应力应力应力应力检验求解的自由度及应力检验求解的自由度及应力.确认施加在模型上的载荷环境是合理的确认施加在模型上的载荷环境是合理的.确认模型的运动行为与预期的相符确认模型的运动行为与预期的相符 - 无刚体平动、无刚体转动、无裂无刚体平动、无刚体转动、无裂缝等缝等.确认位移和应力的分布与期望的相符，或者利用物理学或数学可以解确认位移和应力的分布与期望的相符，或者利用物理学或数学可以解释释.Objective6-2b.检验求解的变形、温度及应力检验求解的变形、温度及应力.7ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Releas
7、e 5.5 (001128)反作用力或节点力反作用力或节点力反作用力或节点力反作用力或节点力模型所有的反作用力应该与施加的点力、压力和惯性力平衡模型所有的反作用力应该与施加的点力、压力和惯性力平衡.在所有约束节点的竖直方向的反作在所有约束节点的竖直方向的反作用力用力.在所有约束节点水平方向的反作用力必须在所有约束节点水平方向的反作用力必须与水平方向的载荷平衡与水平方向的载荷平衡.所有约束节点的反作用力矩必须与施加的所有约束节点的反作用力矩必须与施加的载荷平衡载荷平衡.注意包含在约束方程中自由度的反力，不注意包含在约束方程中自由度的反力，不包括由这个约束方程传递的力包括由这个约束方程传递的力.必
8、须与施加的竖直必须与施加的竖直方向的载荷平衡方向的载荷平衡Objective6-2c.检验整个或部分模型的反作用力或节点力检验整个或部分模型的反作用力或节点力.8ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)反作用力和节点力反作用力和节点力反作用力和节点力反作用力和节点力 ( (续续续续) )在任意选取的单元字集中的节点力，应与作用在结构此部分的已知载荷向平衡，在任意选取的单元字集中的节点力，应与作用在结构此部分的已知载荷向平衡，除非节点的符号约定与自由体图上所示的相反除非节点的符号约定与自由体图上所示的相反.未选择的单元上的竖直
9、方向的节点未选择的单元上的竖直方向的节点总力总力.必须与被选择的单元上施加的必须与被选择的单元上施加的竖直方向的载荷平衡竖直方向的载荷平衡注意包含在约束方程中自由度的反力，注意包含在约束方程中自由度的反力，不包括由这个约束方程传递的力不包括由这个约束方程传递的力.9ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Lesson B:调试可疑的分析结果调试可疑的分析结果10ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)调试可疑的分析结果调试可疑的分析结果调试可疑的分析结果调
10、试可疑的分析结果千万不要忽略您没有理解的细节千万不要忽略您没有理解的细节 ! 记住，如果您对某些地方不能理解，很有可能记住，如果您对某些地方不能理解，很有可能有以下两种情况发生有以下两种情况发生.分析中有错误分析中有错误 - 找到这些错误以防后患找到这些错误以防后患.您已经找到了一个提高分析水平的机会您已经找到了一个提高分析水平的机会 “不劳无获不劳无获”.Objective6-3.确定怎样调试可疑的分析结果确定怎样调试可疑的分析结果.11ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)调试一个可以的分析结果调试一个可以的分析结果调
11、试一个可以的分析结果调试一个可以的分析结果 ( (续续续续) )这里有一种方法，寻找到底是什么导致分析结果与预期的不一样这里有一种方法，寻找到底是什么导致分析结果与预期的不一样.1. 找到一个类似的问题及其分析结果，这个结果您已经充分理解并且结果完全正找到一个类似的问题及其分析结果，这个结果您已经充分理解并且结果完全正确确. 它也许来自它也许来自ANSYS验证手册或培训手册，或您以前作过的分析验证手册或培训手册，或您以前作过的分析. 它它应该尽量简单应该尽量简单. 让我们把它叫作让我们把它叫作“好好”的结果的结果.2. 一步一步地消除一步一步地消除“好好”结果与结果与“坏坏”结果之间的模型及载
12、荷或求解控制等方面结果之间的模型及载荷或求解控制等方面的差距，直到的差距，直到:a. “好好”结果变成结果变成“坏坏”结果或者结果或者b. “坏坏”结果变成结果变成“好好”结果结果.12ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)Lesson C:误差估计误差估计13ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)误差估计误差估计误差估计误差估计ANSYS通用后处理包含网格离散误差估计通用后处理包含网格离散误差估计.误差估计是依据沿单元内边界的应力或热流的不连续性，是
13、平均与未平均误差估计是依据沿单元内边界的应力或热流的不连续性，是平均与未平均节点应力间的差值节点应力间的差值.Elem 1Elem 2s savg = 1100s s = 1200s s = 1000s savg = 1200s s = 1300s s = 1100(节点的节点的 s ss 是积分点的外插）是积分点的外插）Objective6-4.定义误差估计的基础定义误差估计的基础.14ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)误差估计误差估计误差估计误差估计( (续续续续) )误差估计在同时符合以下情况有效误差估计在同时符
14、合以下情况有效:线性静力结构分析及线性稳态热分析线性静力结构分析及线性稳态热分析大多数大多数 2-D 或或 3-D 实体或壳单元实体或壳单元不符合以上条件的分析，或者使用不符合以上条件的分析，或者使用PowerGraphics时，时， ANSYS自动关闭误差估计自动关闭误差估计. 您也可以手动关闭误差估计您也可以手动关闭误差估计 General Postprocessor Options for Output, 这仅对少数情况会明显节省计算时间这仅对少数情况会明显节省计算时间（尤其在热分析）（尤其在热分析）.15ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Releas
15、e 5.5 (001128)验证足够的网格密度验证足够的网格密度验证足够的网格密度验证足够的网格密度 ( (续续续续) )误差信息误差信息在在ANSYS通用后处理中，能够得到如下误差信息通用后处理中，能够得到如下误差信息:应力分析：应力分析：能量能量百分比误差百分比误差单元单元应力偏差应力偏差单元单元能量误差能量误差应力上下限应力上下限热分析热分析能量能量百分比误差百分比误差单元单元热流密度偏差热流密度偏差单元单元能量误差能量误差16ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)验证足够的网格密度验证足够的网格密度验证足够的网格密
16、度验证足够的网格密度 ( (续续续续) )能量百分比误差能量百分比误差能量百分比误差是对所选择的单元的位移、应力、能量百分比误差是对所选择的单元的位移、应力、温度或热流密度的粗略估计温度或热流密度的粗略估计. 它可以用于比较承受它可以用于比较承受相似载荷的相似结构的相似模型相似载荷的相似结构的相似模型.这个值的通常应该在这个值的通常应该在10%以下以下. 如果不选择其他单如果不选择其他单元，而只选择在节点上施加点载荷或应力集中处的元，而只选择在节点上施加点载荷或应力集中处的单元，误差值有时会达到单元，误差值有时会达到50%或以上或以上.在绘制变形图时，百分比误差在图形右边的文本中在绘制变形图时
17、，百分比误差在图形右边的文本中以以“SEPC”表示表示. 也可以在通用后处理的也可以在通用后处理的List Results PerCent Error菜单中列出菜单中列出.SEPC 2 %17ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)验证足够的网格密度验证足够的网格密度验证足够的网格密度验证足够的网格密度 ( (续续续续) )应力偏差应力偏差要检验某个位置的网格离散应力误差，可要检验某个位置的网格离散应力误差，可以列出或绘制应力偏差以列出或绘制应力偏差.某一个单元的应力偏差是此单元上全部节某一个单元的应力偏差是此单元上全部节点
18、的六个应力分量值与此节点的平均应力点的六个应力分量值与此节点的平均应力值之差的最大值值之差的最大值.应力偏差可在通用后处理的应力偏差可在通用后处理的Plot Results Element Solu Error Estimation Stress deviation (SDSG)菜单中得到菜单中得到.所关心位置上的应力偏差值所关心位置上的应力偏差值450 psi (30,000 psi 应力的应力的1.5%)18ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)验证足够的网格密度验证足够的网格密度验证足够的网格密度验证足够的网格密度
19、( (续续续续) )能量误差能量误差每个单元的另一种误差值是能量误差每个单元的另一种误差值是能量误差. 它与单元上节点应它与单元上节点应力差值有关的力差值有关的, 用于计算选择的单元的能量百分比误差用于计算选择的单元的能量百分比误差.能量误差的单位是能量的单位能量误差的单位是能量的单位.能量误差在通用后处理的能量误差在通用后处理的 Plot Results Element Solu Error Estimation Energy error (ENER)菜单中得到菜单中得到.19ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)验证足
20、够的网格密度验证足够的网格密度验证足够的网格密度验证足够的网格密度 ( (续续续续) )应力上下限应力上下限应力上下限可以帮助确定由于网格离散误差应力上下限可以帮助确定由于网格离散误差对模型的应力最大值的影响对模型的应力最大值的影响.显示或列出的应力上下限包括显示或列出的应力上下限包括:估计的上限估计的上限 - SMXB估计的下限估计的下限 - SMNB应力上下限限并不是估计实际的最高或最小应力上下限限并不是估计实际的最高或最小应力应力.对于有些情况，对于有些情况，SMXB 过于保守过于保守. 而而有些情况比实际的要小有些情况比实际的要小.应力上下限定义了一个应力上下限定义了一个”确信范围确信
21、范围.” 如果如果没有其他的确凿的验证，就不能认为实际的没有其他的确凿的验证，就不能认为实际的最大应力低于最大应力低于 SMXB.X stress SMAX 32,750 psiSMXB 33,200 psi(difference 450 psi 1.5 %)20ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)使用使用使用使用 p p方法验证足够的网格精度方法验证足够的网格精度方法验证足够的网格精度方法验证足够的网格精度如果使用如果使用 p-方法方法 进行结构分析，进行结构分析，可以依靠可以依靠p单元自动调整单元多单元自动调整单元多项式阶数，达到收敛到设定的项式阶数，达到收敛到设定的精度精度. 对这种方法的相信程度，对这种方法的相信程度，与使用经验有关与使用经验有关.规定规定 0.1% 局部应力误差，使用局部应力误差，使用p方法计算的方法计算的最大最大X方向应力约为方向应力约为 34,700 psi(比普通比普通h方法高出大约方法高出大约 5% )21ansys分析结果评价Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
