怎样发现模型中的错误

lingfeng_cn · 发表于 2010-10-31 16:31:52

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怎样发现模型中的错误
粗糙的计算模型与有错误的计算模型，完全是两个截然不同的概念，前者可以原谅和逐渐完善，后者则不可以原谅。对粗心大意的人，计算机的能力也是有限的。当一个计算模型比较复杂时，既使是一个很细心的人，一些细小的错误也在所难免。例如，一个复杂曲面的均匀受压容器，用前处理器中的一些功能对计算模型的几何图形加载，操作过程中，有时很难一目了然地观察出是否所有的空间三维曲面都被你拾取加载了。然而，更重要的是，即使操作者百分之百仔细，操作也百分之百正确，一些深层次的理解上的错误同样在所难免。有一个例子很说明问题：某车，端墙受侧压力作用。如果把端墙上不是很主要的梁柱当作梁元处理，似乎无可挑剔。可是计算结果表明：与这些梁柱相连的蒙皮应力明显高于正常期望值，回到前处理器细心检查，没有任何不正确的操作。那么，错在什么地方了呢？经仔细分析，发现错就错在受压的端墙上梁元是不合适的，因为梁元再小，其截面抵抗变形的刚度也比它的蒙皮小单元高。如果按梁单元处理，就意味着其抵抗变形的刚度已经在有限元模型中被凝聚到一条线上去了，从而导致它与周围的蒙皮刚度突变而引起“计算模型中的应力集中”。正确的建模是：高应力区的梁柱离散成薄壳元。改进之后，计算结果明显符合期望值，不该有的应力集中现象不再出现。因此，发现模型中的这类错误绝不是一件容易的事，然而，又是必须认真面对，为此，我们总结了以下几个方法供大家参考。
（1）如前所述，虽然计算机对粗心大意能力有限，但是，我们总可以一次又一次地把筛子眼做小，至少，下面四方面的内容要在前处理器中多过几次筛子：
①所有几何尺寸是否正确?
②材料是否对号入座?
③物理性质(例如，薄壳单元厚度)是否正确调用?
④边界条件(包括裁荷大小,方向)是否有问题?
（2）支反力求和法
利用后处理器,检查支反力中各个分量的和。如果载荷模型正确，支反力中相应分量求和项一定与载荷总量一致吻合，否则，必有错误。载荷错了，其它一切无从谈起。
（3）位移检查法
紧接着查看各个载荷作用下位移解，即变形图。有限元的位移解是结构模型中所有单元抵抗变形能力的贡献之和，是一个全局解，如果它的数量级及其大小走向符合期望规律，这个计算模型基本上就站得住脚了，否则，必有错误，而且这个错误一般是一个与全局有关的错误。
（4）应力趋势法
应力该大该小的地方，一般说来事先是应该有个估计的。位移解合理，并不能保证应力解全部合理，因为应力解是一个局部问题，比如某个局部区域，应力集中本应该比较明显，而计算结果中却没有反映出来，那么，有可能是单元精度不够或者局部网格过于粗糙等等原因。如果不该高的地方应力明显偏高，那可能是建模时忽略一些几何上的细节，本是园角过渡的地方被处理成了直角，而且这些位部又是载荷必经之处等等。
（5）实验对比法
如果有与被计算对象同类的可比结构曾经做过强度、刚度模态、温度实测，可以将计算结果与这些实测结果一一对比。我们不追求数值上的绝对相等（或几乎相等），但是其规律性的东西应当是一致吻合的，对应力结果是这样，对刚度、模态、温度结果更应如此。

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