截面切割位置

问题描述：

        如下图所示，以壳单元建立工字形截面的简支梁模型，同时对上翼缘指定 10kN/m² 的面荷载。其中：

• 工字形截面的上翼缘宽度为 0.4m，故上述面荷载等价于10 x 0.4 = 4kN/m 的轴向线荷载。
• 简支梁的轴向总长度为 6m，故跨中截面的弯矩为 4 x 6 x 6 / 8 = 18kN·m，且剪力为零。

        然而，以【绘制截面切割】方式得到的跨中截面内力却与上述理论值略有不同（差别很小），如下图所示。请问，出现上述差异的原因是什么？如何才能输出正确的截面内力呢？注：以上绘制截面切割的操作并不存在《绘制截面切割：2D视图 vs 3D视图》提及的 2D 视图问题。

解答：

        如《基于对象组的截面切割》中所述，以对象组的方式定义截面切割时，对象组中必须同时包含单元和节点。其中，单元用于确定隔离体，节点用于确定截面位置。该思路同样是绘制截面切割的基础，具体如下：

1. 通过绘制切割面确定与其相交的单元，作为隔离体。
2. 通过单元的【左右侧】选项确定节点，作为截面位置。
3. 将隔离体在截面位置处的单元节点力合成截面内力。

        上述第三点与基于对象组的截面切割完全相同，二者的区别仅在于确定单元和节点的具体方法。

        需要注意的是，如果绘制的切割面恰好通过某些节点，则与之相交的单元将包含该节点左右两侧的全部单元。而左右侧的节点则为上述单元两个边界上的节点，如下所示。从图中可以看出，如果用户绘制的截面切割恰好通过拟输出内力的截面位置，则实际的截面内力将来自于与之相邻的截面，而非用户关注的截面，这就是题目中提到的微小差别的来源。

        因此，对于题目中简支梁模型，为了获取正确的跨中截面内力，建议用户可绘制稍稍偏离跨中位置的切割面。注意，偏离的距离不能过大，必须保证与之相交的单元的一侧为跨中截面。当然，实际操作时既可以向左偏也可以向右偏，向左偏则看右侧结果，向右偏则看左侧结果。将切割面向左稍稍偏离后的截面内力结果如下图所示，跨中截面的弯矩和剪力与理论值完全一致。