对薄壁结构使用壳单元进行有限元分析是很常见的做法,有时候也是必要的做法。那么大家理所当然的会认为实体和壳单肯定是等效的。事实真的如此吗?下文通过三个对比,表明:
1)等厚板,等厚环形截面抽壳后,实体和壳体等效。但有些截面,比如方管,抽壳后不等效,存在微小的客观的差距。
2)对于不等厚实体,抽壳后得到的壳体在Mechanical中的属性统计是不正确的,这点需要注意,但这不会影响分析。
在SpaceClaim中建立实体模型和抽壳模型,抽壳均为中面。
1号实体和1号壳体的惯量对比。
对方管进行抽壳,并且默认选择中面。估计绝大部分人都想当然的认为这是完全等效的。仔细观察可以发现,虽然它们的质量是完全相等的,但是惯量上,实体大于壳体。原因就在于:
1号实体和5号壳体的惯量对比。
对方管进行分割再抽壳,壳体的材料因为延伸的原因导致增多,所以壳体的体积和惯量都大于实体。
2号实体的属性。
2号实体的板厚不完全一致,抽壳后得到的2号壳体在Mechanical中看到的属性是不正确的(可以认为这是Mechanical不完善的地方),这点需要注意。但这并不影响计算。(3号实体和3号壳体也存在类似的问题)
2号壳体在Mechanical中看到的属性和4号实体更接近。
笔者从事仿真工作十年以上,尤其近三年作为专职的仿真技术支持和培训讲师,接触了大量不同企业不同背景的工程师。
可能因为工程师的性格习惯和技术水平不一样。有的人对仿真细节不怎么要求,觉得差不多情况下怎么高效方便就怎么来;有的人对仿真细节非常执着,愿意花更多的时间来完善细节。这里笔者不评价哪种人更值得欣赏。
如果您是一个对细节非常执着的,也许这篇文章的内容会得到你的青睐,甚至会改变你的建模方式。如果您是一个不太在乎细节的人,这篇文章可读可不读,因为不会对你产生任何影响。