搜索應(yīng)力集中問題的考察-有孔零件的情況
2017-09-06 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
前面幾篇文章考察了軸肩處無倒角,倒斜角,倒圓角時(shí),有限元軟件的計(jì)算能力,這里接著考察有孔零件的有限元分析。
有孔的零件同樣存在應(yīng)力集中,那么有限元軟件在對(duì)之進(jìn)行計(jì)算時(shí),能否得到收斂的結(jié)果呢?這是我們?cè)诜治鲋斜仨氷P(guān)注的另外一個(gè)問題。
算例如下,一帶孔板件,左邊固定,右邊施加1MPa的均布拉力,現(xiàn)在考察小孔處的應(yīng)力。
(1)單元尺寸5mm,得到的有限元模型如下
應(yīng)力云圖如下
可見,在孔的周圍已經(jīng)出現(xiàn)了應(yīng)力集中。按照彈性力學(xué)理論,最大應(yīng)力應(yīng)該出現(xiàn)在孔的上下邊沿,此時(shí)因?yàn)榫W(wǎng)格很粗,最大應(yīng)力是在該孔的其它地方出現(xiàn)的。
(2)單元尺寸2mm,得到的有限元模型如下
應(yīng)力云圖如下
可見,孔的上下邊沿應(yīng)力最大,為2.79MPa.
(3)單元尺寸1mm,得到的有限元模型如下
應(yīng)力云圖如下
可見,應(yīng)力上升到3.16MPa.
(4)單元尺寸1mm,孔周圍第一次局部加密,得到的有限元模型如下
應(yīng)力云圖如下
可見,應(yīng)力上升到3.37MPa.
(5)單元尺寸2mm,孔周圍第二次局部加密,得到的孔周圍有限元模型如下
應(yīng)力云圖如下
可見,在遠(yuǎn)離孔處,應(yīng)力已經(jīng)均勻分布,這意味著網(wǎng)格劃分已經(jīng)大致合適。應(yīng)力上升到3.41MPa.
(6)單元尺寸2mm,孔周圍第三次局部加密,得到的有限元模型如下
應(yīng)力云圖如下
可見,應(yīng)力上升到3.42MPa.結(jié)果已經(jīng)收斂。
【評(píng)論】
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對(duì)于有孔的零件,通過不斷加密網(wǎng)格,有限元分析軟件可以得到收斂的結(jié)果。
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如果結(jié)構(gòu)中存在孔洞,在有限元分析前不要隨便簡化這些小結(jié)構(gòu),除非我們堅(jiān)信這些地方并非危險(xiǎn)處。
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