应力集中问题的考察--倒圆角情况

2017-09-06  by:CAE仿真在线  来源:互联网

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。

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

计算完毕后得到的应力云图如下

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

计算完毕后得到的应力云图如下

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

计算完毕后得到的应力云图如下

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

计算完毕后得到的应力云图如下

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)

计算完毕后得到的应力云图如下

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

计算完毕后得到的应力云图如下

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

计算完毕后得到的应力云图如下

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。

【评论】

• 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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