應(yīng)力集中問(wèn)題的考察--倒圓角情況

2017-09-06  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

前面的研究表明,對(duì)于無(wú)倒角,以及倒斜角情況,有限元軟件并不能正確計(jì)算出軸肩處的應(yīng)力。

那么,如果此處倒圓角呢?本文考察這種情況下有限元軟件的計(jì)算能力。

例子如下,在軸肩處倒了圓角。

下面不斷加密網(wǎng)格,看在臺(tái)肩處應(yīng)力是否收斂。

(1)單元尺寸5mm,得到的有限元模型如下

計(jì)算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下

可見(jiàn),最大值在固定端處,應(yīng)力為75MPa,而臺(tái)肩處應(yīng)力也比較大。

(2)單元尺寸2mm,得到的有限元模型如下

計(jì)算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下

可見(jiàn),最大值已經(jīng)轉(zhuǎn)移到臺(tái)肩處,應(yīng)力值上升到89MPa.

(3)單元尺寸1mm,得到的有限元模型如下

計(jì)算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下

可見(jiàn),最大值又經(jīng)轉(zhuǎn)移到固定端處,應(yīng)力值上升到100MPa.

(4)單元尺寸1mm,局部加密應(yīng)力集中處第一次,得到的有限元模型如下

計(jì)算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下

可見(jiàn),最大值又轉(zhuǎn)移到臺(tái)肩處,應(yīng)力值小幅上升。

(5)單元尺寸1mm,局部加密應(yīng)力集中處第二次,得到的有限元模型如下(臺(tái)肩處)

計(jì)算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下

可見(jiàn),此時(shí)最大值仍舊在臺(tái)肩處,應(yīng)力只增加了1MPa.

(6)單元尺寸1mm,局部加密應(yīng)力集中處第三次,得到的有限元模型如下

計(jì)算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下

可見(jiàn),此時(shí)最大值仍舊在臺(tái)肩處,應(yīng)力只增加了0.5MPa.

(7)單元尺寸1mm,局部加密應(yīng)力集中處第四次,得到的有限元模型如下

計(jì)算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下

可見(jiàn),此時(shí)最大值仍舊在臺(tái)肩處,應(yīng)力只增加了0.036MPa.結(jié)果已經(jīng)收斂。

【評(píng)論】

• 當(dāng)臺(tái)肩處存圓角時(shí),只要不斷細(xì)分網(wǎng)格,結(jié)果會(huì)出現(xiàn)收斂。

• 對(duì)于有圓角的臺(tái)肩處,必須不斷加密網(wǎng)格,才能得到精確的結(jié)果。隨便劃分一個(gè)粗糙的網(wǎng)格,結(jié)果是完全不可信的。例如最開(kāi)始劃分的5mm的網(wǎng)格,可以發(fā)現(xiàn)臺(tái)肩處應(yīng)力只有75MPa左右,而最后的收斂解卻是104MPa,顯然結(jié)果懸殊。

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