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应力集中问题的考察--倒圆角情况

发布日期:2018-07-01 作者:baile100浏览次数:20
内容提要: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

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。

clip_image002[5]

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

clip_image002[7]

计算完毕后得到的应力云图如下

clip_image002[9]

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

clip_image002[11]

计算完毕后得到的应力云图如下

clip_image002[13]

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

clip_image002[15]

计算完毕后得到的应力云图如下

clip_image002[17]

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

clip_image002[19]

计算完毕后得到的应力云图如下

clip_image002[21]

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)

clip_image002[23]

计算完毕后得到的应力云图如下

clip_image002[25]

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

clip_image002[27]

计算完毕后得到的应力云图如下

clip_image002[29]

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

clip_image002[31]

计算完毕后得到的应力云图如下

clip_image002[33]

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。

 

  • 当台肩处存圆角时,只要不断细分网格,结果会出现收敛。
  • 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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