Mindlin-Reissner板理论 — 故障排除指南
本文已移至整合版本
更多充实的内容可在 plate-mindlin.html 中查看。
更多充实的内容可在 plate-mindlin.html 中查看。
Mindlin-Reissner板理论 — 故障排除指南
壳层单元的常见故障
壳层单元（基于Mindlin板）有哪些常见问题？
壳层单元是应用最广泛的单元，故障也很多样。
剪切锁定
薄板的挠度小于理论值。
完全积分壳层单元（S4等）有时会发生剪切锁定。对策：
沙漏模式
S4R中变形呈锯齙形。
减缩积分壳层单元中沙漏模式被激励。
原因：
- 集中荷载
- 网格粗糙
- 荷载偏向单元一侧
对策：
- 分散荷载（使用RBE3等）
- 细化网格
- Abaqus中增加沙漏刚度
- 切换为S4（完全积分）
法线方向不一致
相邻单元的应力结果正负号相反。
单元法线方向反转。壳层单元有"上表面"和"下表面"的区别，如果单元的法线方向（正z方向）不一致，弯曲应力符号会反转。
对策：
- 在前处理器中统一所有单元的法线方向
- 在Abaqus中使用*NORMAL明确指定法线
- 在Nastran中使用PARAM,SNORM自动调整法线
这是容易被忽视的问题。
法线方向不一致表现为弯矩图的不连续。如果弯矩符号在单元间反转，应检查法线方向。
板厚变化部位的应力
板厚变化处的应力有问题。
壳层单元的板厚在各单元上单独定义。板厚急剧变化的部位出现：
- 膜力不连续（相同膜应力但板厚不同导致膜力不连续）
- 中性面偏移（板厚变化使中性面位移）
对策：
- 正确设置板厚变化部位的偏移量
- 使板厚变化光滑过渡（渐变）
- 必要时改用实体单元
总结
整理一下壳层单元的故障处理。
法线方向不一致是容易被忽视的盲点。应力符号反转真是意想不到…
壳层单元有"表里"之分，这是与二维平面单元和实体单元本质上的不同。时刻意识到这个"表里"是掌握壳层单元的关键。
咖啡休息 轶事
钻孔自由度问题的处理
当不具有面内旋转（钻孔DOF）的Mindlin板单元应用于非平面网格时，节点会在面外方向上产生"晃动"数值奇点，导致面外奇异性问题。ANSYS SHELL181的KEYOPT(3)=0会自动加强钻孔DOF，但过度加强会导致高纵横比单元的面内应力误差5～15%，这在2008年ANSYS验证案例集中有记录。
相关主题
本文的评价
感谢您的回答！
有帮助
需要更多
详情
详情
报告
错误
错误