许多物体都有某种对称,重复对称(如一个长管道上平均分布的散热片)、反对称(如塑料容器的模子)或轴对称(如灯炮)。当一个物体在所有方面都是对称的几何、载荷、约束和材料属性(如图9-7所示),可以利用模型的对称性减少模型的大小和范围。
任何表现为对一中心轴几何对称的结构(如旋转壳或实体)都是轴对称。例如直管、圆锥、圆盘、圆盖等。三维轴对称结构的模型可用二维形式等效。可以想象二维轴对称分析较相应的三维分析的结果更精确。
图9-7 对称的例子
a)重复对称(散热等) b)镜像对称(模铸容器) c)轴对称(灯炮)
由定义可知,一个完全轴对称模型只能施加轴对称载荷。但在很多情况下,轴对称结构实际受的并不是轴对称载荷,必须利用一种特殊的轴对称谐波单元,来建立轴对称结构二维模型的非轴对称载荷。
对轴对称结构模型的特殊要求有如下几点。
1)对称轴必须与总体笛卡儿坐标系的Y轴重合。
2)不允许出现负的X方向节点坐标。
3)总体笛卡儿坐标系的Y方向代表轴向,X方向代表径向,Z方向代表周向。(www.daowen.com)
4)模型应当用适当的单元类型组合在一起:
●对于轴对称模型,可用二维实体(且KEYOPT(3)=1)和轴对称壳体。而且,可用不同的连接、接触、组合及表面单元并可将轴对称实体和壳单元容纳在一个模型里。
●对于轴对称谐波模型,只能使用轴对称谐波单元。
5)SHELL61单元不应位于总体Y轴上。
6)对包含二维实体单元的模型剪切影响是重要的,在厚度方向上至少要使用两个单元。
如果结构沿对称轴包含有孔,不要忘记在Y轴和二维轴对称模型间保留适当的距离(见图9-8,X方向的偏移表示一个轴对称孔。)
图9-8 X方向的偏移表示一个轴对称孔
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