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分析结果评价分析结果评价

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结果验证结果验证

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 .

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） .

如果结果与预期的不一样，应该研究差别的原因 .

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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 :

重力方向总是竖直向下的 离心力总是沿径向向外的 物体受热一般要膨胀 没有一种材料能抵抗 1,000,000 psi 的应力 轴对称的物体几乎没有为零的 环向应力 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 .

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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、材料属性（密度）或实常数方面存在的错误 .

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变形 变形 / / 温度 温度 / / 应力应力

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释 .

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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 .

在所有约束节点的竖直方向的反作用力 ...

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 .

所有约束节点的反作用力矩必须与施加的载荷平衡 .

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 .

… 必须与施加的竖直方向的载荷平衡

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反作用力和节点力 反作用力和节点力 (( 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，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方向的节点总力 ...

… 必须与被选择的单元上施加的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，不包括由这个约束方程传递的力 .

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调试可疑的分析结果调试可疑的分析结果

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，很有可能有以下两种情况发生 .

• 分析中有错误 - 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 —— “不劳无获” .

ANANSYS调试一个可以的分析结果 调试一个可以的分析结果 (( 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 .

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确 . 它也许来自《 ANSYS

验证手册》或培训手册，或您以前作过的分析 . 它应该尽量简单 . 让我们把它叫作“好”的结果 .

2. 一步一步地消除“好”结果与“坏”结果之间的模型及载荷或求解控制等方面的差距，直到 :

a. “好”结果变成“坏”结果或者b. “坏”结果变成“好”结果 .

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误差估计误差估计ANSYS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，是平均与未平均节点应力间的差值 .

Elem 1 Elem 2

avg = 1100

= 1200 = 1000

avg = 1200

= 1300 = 1100

( 节点的 s 是积分点的外插）

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误差估计误差估计 (( 续续 ))误差估计在同时符合以下情况有效 :

线性静力结构分析及线性稳态热分析 大多数 2-D 或 3-D 实体或壳单元

不符合以上条件的分析，或者使用 PowerGraphics时， ANSYS 自动关闭误差估计 .

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

（尤其在热分析） .

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验证足够的网格密度 验证足够的网格密度 (( 续续 ))误差信息

在 ANSYS通用后处理中，能够得到如下误差信息 :

应力分析：• 能量百分比误差• 单元应力偏差• 单元能量误差• 应力上下限热分析• 能量百分比误差• 单元热流密度偏差• 单元能量误差

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验证足够的网格密度 验证足够的网格密度 (( 续续 ))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、温度或热流密度的粗略估计 . 它可以用于比较承受相似载荷的相似结构的相似模型 .

这个值的通常应该在 10% 以下 . 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单元，误差值有时会达到 50% 或以上 .

在绘制变形图时，百分比误差在图形右边的文本中以“ SEPC”表示 . 也可 以 在通用 后处理 的 List Results > PerCent Error 菜单 中列出 .

SEPC ~ 2 %

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验证足够的网格密度 验证足够的网格密度 (( 续续 ))应力偏差

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 .

某一个单元的应力偏差是此单元上全部节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 .

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 .

所关心位置上的应力偏差值～ 450 psi

(30,000 psi 应力的 1.5%)

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验证足够的网格密度 验证足够的网格密度 (( 续续 ))能量误差

每个单元的另一种误差值是能量误差 . 它与单元上节点应力差值有关的 , 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 .

能量误差在通用后处理的 Plot Results > Element

Solu > Error Estimation > Energy error (ENER)菜单中得到 .

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验证足够的网格密度 验证足够的网格密度 (( 续续 ))应力上下限

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 .

显示或列出的应力上下限包括 :

估计的上限 - SMXB

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 . 对于有些情况， SMXB 过于保守 . 而有些情况比实际的要小 .

应力上下限定义了一个”确信范围 .” 如果没有其他的确凿的验证，就不能认为实际的最大应力低于 SMXB.

X stress SMAX ~ 32,750 psi

SMXB ~ 33,200 psi

(difference ~ 450 psi ~ 1.5 %)

ANANSYS使用 使用 pp 方法验证足够的网格精方法验证足够的网格精度度

如果使用 p- 方法 进行结构分析，可以依靠 p

单元自动调整单元多项式阶数，达到收敛到设定的精度 . 对这种方法的相信程度，与使用经验有关 .

规定 0.1% 局部应力误差，使用 p 方法计算的最大 X 方向应力约为 34,700

psi

( 比普通 h 方法高出大约 5% )