FEA:初始几何形状的变化导致解决方案的分歧


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我之前发布的这个问题中,alephzero指出,我遇到的许多收敛问题都是由于NASTRAN感觉不舒服的极高的细长比率。这一切都很好,虽然问题的接受答案表明我可能需要更改我的模型或我的软件,但我似乎找到了一个关于我的结构的有趣的怪癖。

考虑以下两个图像。以下两者均属实:

  • 左单具有极高的刚度
  • 右单具有的面积米10- 72
  • 元件组成1000
  • 最左边的两个节点在123456中固定
  • 角速度为应用了18拉德

仅仅因为我拥有一千个元素就意味着我必然会修复细长问题,但我可能会对它产生影响。

在此输入图像描述 在此输入图像描述

1000

但是,由于第二张图像中几乎没有任何参数发生变化,因此我得到大约一公里的偏转。所有改变的都是初始几何状态,我从曲线而不是水平线开始。

三十

.f06文件确实抱怨一些向右节点在第二个平移方向上有问题,这很清楚地看着偏转,但我不知道为什么这些节点有问题。

Answers:


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任何一组非线性方程都可能有几个数学解(通常是未知数量的解),其中一些可能与任何物理不对应。你的第一个解决方案确实对应于物理上真实的东西。第二个显然不是物理的,除非材料是线性弹性到1000或更高的应变,但数学不知道你的材料行为。

解决非线性方程通常通过迭代过程来完成。如果未迭代的解决方案在迭代期间变得物理上不切实际,那么它通常会在解决方案流程的其余部分保持这种方式。

正如在另一个线程中讨论的那样,第一次迭代,内部应力全为零,对应于线性解,而对于弯曲结构,线性位移将是巨大的。在那之后,发生的事情可能在数学上是正确的,但它不是“工程”。

对于直线结构,任何与“直线”的偏差都可能在第一次迭代时自动抑制。然后,您会遇到这样的情况:结构沿着梁具有正确的张力大小,这将给出弯曲刚度的正确数量级,并且随后的迭代将收敛到物理上合理的答案。

在两次解决方案的每次迭代之后绘制变形的形状将是有益的,以了解在每个解决方案中如何收敛。

您可能想要调查收敛标准对您的问题的物理意义。IIRC Nastran可以选择检查位移增量的大小,和/或每个元素的内部应变能的变化,和/或每个节点处的残余负载。您的第二个解决方案可能会根据您选择的标准(即默认值,如果您没有指定)进行“收敛”,但不能根据其他标准进行“收敛”。

我怀疑第一个解决方案会收集到相同的结果,只有更少的元素 - 例如100个元素,或者甚至可能只有10个,而不是1000个。这将是另一个表明它对应于物理真实的东西。

解决方案策略的另一个想法

由于OP已经找到了从梁的直线配置开始获得融合解决方案的方法,这提示了一种分析弯曲梁的可能方式:首先执行加载步骤,使载荷拉直梁,然后再做第二次加载同时移除这些载荷并将“实际”载荷应用于模型的步骤。

要找到拉直梁所需的载荷,可以将非零指定位移应用于模型(使用SPC输入,而不是SPC1),并SPCF=ALL在壳体控制中请求输出反作用力。输入中所需的非零位移仅仅是弯曲和直线模型中相应网格点之间的距离。

请注意,如果您约束模型中的每个自由度,Nastran填充失败- 您必须让它为自己计算一些东西!也许,修复所有翻译而不是轮换就足够了。如果这不起作用,您可以创建一个虚拟元素,该元素未连接到模型中的任何其他内容,修复它的一端,并且不对其应用任何负载。然后Nastran会很高兴地计算出它的另一端不会移动,并给你所有其他约束的反应力。


10- 210- 410- 6

我已经在我的答案中增加了一个部分,并提出了如何解决弯曲梁模型的另一个想法。
alephzero 2016年
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