应力集中问题的考察-有孔零件的情况

2017-09-06  by:CAE仿真在线  来源:互联网

前面几篇文章考察了轴肩处无倒角,倒斜角,倒圆角时,有限元软件的计算能力,这里接着考察有孔零件的有限元分析。

有孔的零件同样存在应力集中,那么有限元软件在对之进行计算时,能否得到收敛的结果呢?这是我们在分析中必须关注的另外一个问题。

算例如下,一带孔板件,左边固定,右边施加1MPa的均布拉力,现在考察小孔处的应力。

(1)单元尺寸5mm,得到的有限元模型如下

应力云图如下

可见,在孔的周围已经出现了应力集中。按照弹性力学理论,最大应力应该出现在孔的上下边沿,此时因为网格很粗,最大应力是在该孔的其它地方出现的。

(2)单元尺寸2mm,得到的有限元模型如下

应力云图如下

可见,孔的上下边沿应力最大,为2.79MPa.

(3)单元尺寸1mm,得到的有限元模型如下

应力云图如下

可见,应力上升到3.16MPa.

(4)单元尺寸1mm,孔周围第一次局部加密,得到的有限元模型如下

应力云图如下

可见,应力上升到3.37MPa.

(5)单元尺寸2mm,孔周围第二次局部加密,得到的孔周围有限元模型如下

应力云图如下

可见,在远离孔处,应力已经均匀分布,这意味着网格划分已经大致合适。应力上升到3.41MPa.

(6)单元尺寸2mm,孔周围第三次局部加密,得到的有限元模型如下

应力云图如下

可见,应力上升到3.42MPa.结果已经收敛。

【评论】

• 对于有孔的零件,通过不断加密网格,有限元分析软件可以得到收敛的结果。

• 如果结构中存在孔洞,在有限元分析前不要随便简化这些小结构,除非我们坚信这些地方并非危险处。

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