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  • 壳体上的线结果 (Line Results on Shells)
  • 壳体上的力流线 (Force Flow Lines on Shells)
  • 壳体上的等值线 (Isolines on Shells)
  • 壳体上的主力矩线 (Principal Moment Lines on Shells)
  • 壳体上的主应力线 (Principal Stress Lines on Shells)

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  1. 3: 运算器详解
  2. 3.6: 结果

3.6.12: 壳体上的线结果 (Line Results on Shells)

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壳体上的线结果 (Line Results on Shells)

该运算器是一个多元运算器,可以生成力流线、等值线、主力矩线和应力线。

壳体上的力流线 (Force Flow Lines on Shells)

  • 力流线在结构的无效部分(相对于给定的力方向)形成涡流,或使其反转方向。

  • 如果用户想使用线性元素(例如:纤维)来增强结构,将其与力流线对齐可以获得最有效的布局。

力流线与主应力线不同,因为后者缺乏相邻线之间恒定力的特性。

“Shell Force Flow Lines(壳体力流线)”运算器允许用户在壳体任意点上创建力流线(如图3.6.12.1)。所考虑的荷载工况是在最近的上游“ModelView(模型视图)”运算器中定义的荷载工况。

这里共有七个输入端口:

"Model(模型视图)"

需要从中创建力流线的模型。默认情况下,所有工况的结果都与因子“1”叠加。使用“ModelView(模型视图)”运算器选择特定的工况或者是施加“1”以外的其他荷载因子。

"Layer"

在弯曲的情况下,壳体的应力状态及力流线会随横截面高度变化。数值“-1”表示外壳体表面的一侧,“1”表示另一侧,中轴为“0”。其默认值为“0”。

"ForceDirs"

需要定义力方向的向量或是向量列表。该方向投影在每个元件上以定义局部力流向。垂直于“ForceDir”向量的元件将被忽略。可为不同区域定义多个这样的方向。

"ForceDirPos"

可以为“ForceDirs”中的每个矢量定义一个位置。壳体任意点上力的方向对应最接近“ForceDirPos”的“ForceDir”向量。

"Source"

在外壳上定义力流线的起点。用户可将壳体上或壳体附近的点馈入该端口。也可以使用与壳体相交的线。如果有多个交叉点,则将有相同数量的力流线。

"Seg-L"

所得力流线段的预期长度。默认为0.5 m。负值表示将仅绘制INT(abs(Seg-L))线段。

"dA"

通过设置该参数可以确定力流线的精度:这是力流线与相邻线之间的最大微分角。如果该标准产生若干长度小于“Seg-L”的片段,则将它们连接在一起后发送到输出端口“Line”。默认情况下,其值设置为5°。

"theta"

在这里,用户可以定义力流线和“Line”输出端口上输出的那些线之间的角度。角度以度为单位,其默认值为零。

“ShellFFlow(壳体流)”运算器的输出由排列在数据树中的线组成。最右侧维度包含每个流路径的分支:如在同一平面上,会有两个源于给定交点的分支。如果是T型壳体拓扑,则该数目可增加到三个或更大。

壳体上的等值线 (Isolines on Shells)

“Isolines on Shells(壳体上的等值线)”组件允许用户做两件事情:首先,在壳体上绘制等高线,以连接主应力、主力矩、利用率、合成位移或是壳体厚度相等的点(如图3.6.12.2)。其次,是对壳体上任意点结果的查询。

"Vals"

如果提供了数字列表,则将创建这些级别上的等值线。请参阅要使用物理单元输入端口的上下文帮助。例如,用户可以在从列表中删除第一项和最后一项后,使用“ShellView(壳体视图)”运算器的“Legend T”输出。

"Pts"

等值线将从壳体上给定点的最近投影开始。

"Lines"

给定线和壳体的交点将用作等值线的种子。

可以通过将“ModelView(模型视图)”运算器接入运算定义中的“Isolines on Shells(壳体等值线)”运算器的前面来设置需要检测的荷载工况以及荷载工况因子。默认情况下,所有荷载工况均使用单位荷载因子叠加。

等高线是每个壳体元件中的直线。这可能会导致生成略微粗糙的折线。将“Smooth(使光滑)”输入端口设置为“True”可以使其趋于平滑。这样,“Line(线)”输出端口将反馈样条曲线,而不是线形曲线列表。它们是通过将计算出的等值点作为控制点而得出的。对于弯曲的壳体几何形体,其缺点是这些样条曲线无法精确地停留在壳体表面之上。这有可能会导致用户很难尝试将这些不同组的线相交。

在“property(属性)”子菜单中,用户可以选择要显示的结果值:第一或第二主应力(“Sig1”、“Sig2”)、第一或第二主弯矩(“m1”、“m2”)、“利用率 (Util)”)、“合成位移(Disp)”或“壳体厚度(Thick)”。

“Lines(线)”输出数据结构与“Force Flow Lines on Shells(壳体上的力流线)”运算器数据结构相对应。输出端口“Value(值)”中的每个数字对应“Lines(线)”输出中的一条等值线。

壳体上的主力矩线 (Principal Moment Lines on Shells)

壳体上的主应力线 (Principal Stress Lines on Shells)

主应力(PS)线与主应力方向相切(如图3.6.12.3)。如果是悬臂,它们要么与自由边界平行,要么与其形成直角。在中间部位,弯曲导致的法向应力消失,第一和第二主应力线与中轴相交成45°。

力流(FF)线或荷载路径(有时这样命名)图解说明了结构中的荷载分布。流体力学中的力流线和流线之间存在一个松散的类比:流体力学中的质量守恒定律与在指定方向上的静态平衡条件相匹配。如果有两条力流线,则它们在预定方向上的合力保持恒定。例如,图3.6.12.1中的悬臂,红线表示水平方向的力流线。在支撑件处,力流线在上侧和下侧几乎水平延伸,在此处,源自支撑件的法向应力达到最大,从而主导合力。它们逐渐向下弯曲至剪力构成唯一水平力的中性轴 。

除了产生漂亮的流线图外,这些力流线也有其实用价值:

输入端口“Model(模型)”、“Layer(层)”和“Seg-L”的含义与“Force Flow Lines on Shells(壳体上的力流线)”运算器中的含义相同(请参阅第节)。就在结构上放置等值线而言,输入“Vals|Pts|Lines”可以提供以下选项:

工作模式类似“Principal Stress Lines on Shells(壳上的主应力线)”运算器(请参阅第节)。只是其反馈出的结果不是主应力线,而是主力矩线。

“Principal Stress Lines on Shells(壳体上的主应力线)”运算器输入端口的含义与“Force Flow Lines on Shells(壳体上的力流线)” 运算器的含义相同(详细信息请参见第节)。在输出端,“Lines1”和“Lines2”保存数据树中的第一、二条主应力线:最右侧维度所包含的线列表代表部分PS线。每条线通常有两个部分,从起点的任一侧开始。更复杂的拓扑可包含两个以上的部分。这些部分从右侧填充第二维度。

[11]
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3.6.12
3.6.12
3.6.12
图3.6.12.1:三角形壳体元件组成的悬臂:水平方向上的力流线。
图3.6.12.2:悬臂上相等的第二主应力线。
图3.6.12.3:主应力线:它们与第一和第二主应力方向相切。着色反映了材料利用率的水平。