应力集中问题的考察--倒圆角情况
2017-09-06 by:CAE仿真在线 来源:互联网
前面的研究表明,对于无倒角,以及倒斜角情况,有限元软件并不能正确计算出轴肩处的应力。
那么,如果此处倒圆角呢?本文考察这种情况下有限元软件的计算能力。
例子如下,在轴肩处倒了圆角。
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys培训的效果图片1](http://www.1cae.com/i/g/b3/b3c731f8e8c028fda3e0794c1e0baa22r.jpg)
下面不断加密网格,看在台肩处应力是否收敛。
(1)单元尺寸5mm,得到的有限元模型如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys分析案例图片2](http://www.1cae.com/i/g/98/987cfaf64d7afb2a27aef6372a7eda70r.jpg)
计算完毕后得到的应力云图如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys分析案例图片3](http://www.1cae.com/i/g/82/8254c3cdd7bd52654e5f32be35add7a6r.jpg)
可见,最大值在固定端处,应力为75MPa,而台肩处应力也比较大。
(2)单元尺寸2mm,得到的有限元模型如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys分析案例图片4](http://www.1cae.com/i/g/91/919f164b4125e34aac35d7a6d2cbe615r.jpg)
计算完毕后得到的应力云图如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys分析案例图片5](http://www.1cae.com/i/g/e3/e35c2f769c9e06a6d448bb694c283492r.jpg)
可见,最大值已经转移到台肩处,应力值上升到89MPa.
(3)单元尺寸1mm,得到的有限元模型如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys分析案例图片6](http://www.1cae.com/i/g/fb/fbfc67698766e04c2e59f0dea6ab8cb6r.jpg)
计算完毕后得到的应力云图如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys分析案例图片7](http://www.1cae.com/i/g/de/debfbc6e43cbdc262f1d246521279770r.jpg)
可见,最大值又经转移到固定端处,应力值上升到100MPa.
(4)单元尺寸1mm,局部加密应力集中处第一次,得到的有限元模型如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys分析案例图片8](http://www.1cae.com/i/g/b0/b02bd27271d605304ed310d0668b62c6r.jpg)
计算完毕后得到的应力云图如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys结果图片9](http://www.1cae.com/i/g/d9/d9236a887bb4ffbbd137f0797e28bab9r.jpg)
可见,最大值又转移到台肩处,应力值小幅上升。
(5)单元尺寸1mm,局部加密应力集中处第二次,得到的有限元模型如下(台肩处)
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys结果图片10](http://www.1cae.com/i/g/3e/3e56f969cffb1724ab94d73d36d4ddfar.jpg)
计算完毕后得到的应力云图如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys结果图片11](http://www.1cae.com/i/g/5a/5a74e6df9721d010e6af28d2f26d683br.jpg)
可见,此时最大值仍旧在台肩处,应力只增加了1MPa.
(6)单元尺寸1mm,局部加密应力集中处第三次,得到的有限元模型如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys结果图片12](http://www.1cae.com/i/g/9f/9f29d31bf7aab0f8fa2d8feb91b3fbefr.jpg)
计算完毕后得到的应力云图如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys结果图片13](http://www.1cae.com/i/g/09/09bb593271af66fa0c9c352d1c3d6c4ar.jpg)
可见,此时最大值仍旧在台肩处,应力只增加了0.5MPa.
(7)单元尺寸1mm,局部加密应力集中处第四次,得到的有限元模型如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys结果图片14](http://www.1cae.com/i/g/67/67f1cd3f621ce1cafb71bd43a41749f0r.jpg)
计算完毕后得到的应力云图如下
![应力集中问题的考察--倒圆角情况ansys图片15](http://www.1cae.com/i/g/7e/7edc0a9ee52bd64561ad8b475184d99cr.jpg)
可见,此时最大值仍旧在台肩处,应力只增加了0.036MPa.结果已经收敛。
【评论】
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当台肩处存圆角时,只要不断细分网格,结果会出现收敛。
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对于有圆角的台肩处,必须不断加密网格,才能得到精确的结果。随便划分一个粗糙的网格,结果是完全不可信的。例如最开始划分的5mm的网格,可以发现台肩处应力只有75MPa左右,而最后的收敛解却是104MPa,显然结果悬殊。
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