对于压力容器结构,或者说对于所有板壳结构,厚度方向上应该划分几层网格,一直没有明确的定论。
可能有人会提至少三层,这个说法其实主要是针对一阶单元。对于目前普遍使用的二阶单元,至少三层的说法还成立吗?
可能有人会说层数越多越好,这个说法肯定不错,但层数太多,导致整体网格规模太大也不行。
本文通过一个简单案例,对比一层、两层、三层以及五层网格的薄膜应力和弯曲应力规律。实际工程结构的应力分布是各式各样的,本文案例的结论不一定适合所有场景,只是希望本文内容能给读者有所启发。
简单T型模型。
多层网格对比。
设置不均匀的温度条件,以获取温度应力,进行应力分类。
路径1的温度梯度小,温度应力梯度也会小,应力变化较为平缓。
路径2的温度梯度大,温度应力梯度也会大,应力变化较为急剧。
薄膜应力沿厚度不变化,对比下面两图可得两个结论:
1)厚度方向网格层数对薄膜应力有影响;
2)厚度方向网格层数与薄膜应力的关系是复杂的;
弯曲应力沿厚度线性变化,对比下面两图可得两个结论:
1)厚度方向网格层数对弯曲应力有影响;
2)厚度方向网格层数与弯曲应力的关系是复杂的;
总结:
1)一般情况下,三层网格是比较合适的选择。
2)为了减少网格规模,两层网格也是可选的方案。
3)为了快速求解,一层网格的结果也可以参考。
读者朋友们,如有兴趣可以对比下路径3,该处温度梯度也大。
二阶六面体单元有两种单元算法:完全积分和缩减积分。如果KEYOPT(2)=1,是完全积分;如果KEYOPT(2)=0,是缩减积分。
ANSYS软件默认为缩减积分。