圆轴倒角弯曲变形应力集中系数的ANSYS算例验证

2017-08-23 by:CAE仿真在线来源:互联网

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建立轴对称面,对轴对称面划分面单元,单元尺寸为10mm,对圆角处再进行局部网格细化。然后绕中心轴旋转成实体单元。采用绑定自由度的方式实现弯矩的施加。

体网格的形成:

(1)在建完面,划分面网格之后,MainMenu> Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Elem Ext Opts,设置挤出选项。

(2)Main Menu>Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Areas> About Axis,选择要旋转的面,在选择中心轴的两个端点,旋转出体。

具体步骤见圆角过渡台肩的扭转ANSYS算例验证,不同的是扭矩约束的是角自由度ROTY,而本例弯曲约束的是角自由度ROTZ。

Y方向最大应力为144.92MPa,发生在台肩圆角过渡处,根据参考文献的拟合公式,见下图,算出应力集中系数为1.450,解析解为1.475,结果误差为1.7%,结果吻合很好。

根据下图可知,当圆角半径与小轴直径的比值改变时,应力集中系数会有相应的变化规律,本例通过改变圆角半径,得出不同的应力值与应力集中系数,具体数值如下表所示。

“Peterson's stress concentration factors” Second edition, by W.D. Pilkey。

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