搜索應(yīng)力集中問題的考察--倒斜角情況
2017-09-06 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
前面兩篇文章考察了沒有倒角情況下的應(yīng)力集中問題。結(jié)果表明,當(dāng)沒有倒角時,臺肩處應(yīng)力會無限增大,因此有限元無法計算此處的應(yīng)力。
在機(jī)械零件中,經(jīng)常使用倒斜角的情況,那么,有限元軟件能夠?qū)Υ颂幍膽?yīng)力進(jìn)行正確計算嗎?
我們使用了一個例子如下。該軸是一個階梯軸,在截面變化處有一個45度的斜角。該軸的左端面固定,而右端面施加1MPa的分布拉伸載荷,現(xiàn)在我們考察軸肩處的應(yīng)力情況。
(1)單元尺寸5mm.得到的有限元模型如下
計算的應(yīng)力云圖如下
可見,軸肩拐角處應(yīng)力是1.33MPa.
(2)單元尺寸2mm.得到的有限元模型如下
計算的應(yīng)力云圖如下
可見,軸肩拐角處應(yīng)力是1.82MPa.增幅為37%。
(3)單元尺寸2mm.在該應(yīng)力最大點加密網(wǎng)格第1次,得到的有限元模型如下
計算的應(yīng)力云圖如下
可見,軸肩拐角處應(yīng)力是2.33MPa.增幅為28%。
(4)單元尺寸2mm.在該應(yīng)力最大點加密網(wǎng)格第2次,得到的有限元模型如下
計算的應(yīng)力云圖如下
可見,軸肩拐角處應(yīng)力是3.73MPa.增幅為60%。
(5)單元尺寸2mm.在該應(yīng)力最大點加密網(wǎng)格第3次,得到的有限元模型如下
計算的應(yīng)力云圖如下
可見,軸肩拐角處應(yīng)力是7.6MPa.增幅為104%。
(6)單元尺寸2mm.在該應(yīng)力最大點加密網(wǎng)格第4次,得到的有限元模型如下
計算的應(yīng)力云圖如下
可見,軸肩拐角處應(yīng)力是21.81MPa.增幅為187%。
【評論】
隨著網(wǎng)格的加密,應(yīng)力越來越大,沒有減緩的趨勢,這是一個令人憂心的結(jié)果。
可見,即便倒了斜角,有限元軟件也不能正確計算拐角處應(yīng)力的值,那么,如果此處倒圓角會出現(xiàn)什么結(jié)果呢?能夠保證應(yīng)力的計算出現(xiàn)收斂嗎?
下篇文章將討論此問題。
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