搜索應(yīng)力集中問題的考察--倒圓角情況
2017-09-06 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
前面的研究表明,對于無倒角,以及倒斜角情況,有限元軟件并不能正確計算出軸肩處的應(yīng)力。
那么,如果此處倒圓角呢?本文考察這種情況下有限元軟件的計算能力。
例子如下,在軸肩處倒了圓角。
下面不斷加密網(wǎng)格,看在臺肩處應(yīng)力是否收斂。
(1)單元尺寸5mm,得到的有限元模型如下
計算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下
可見,最大值在固定端處,應(yīng)力為75MPa,而臺肩處應(yīng)力也比較大。
(2)單元尺寸2mm,得到的有限元模型如下
計算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下
可見,最大值已經(jīng)轉(zhuǎn)移到臺肩處,應(yīng)力值上升到89MPa.
(3)單元尺寸1mm,得到的有限元模型如下
計算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下
可見,最大值又經(jīng)轉(zhuǎn)移到固定端處,應(yīng)力值上升到100MPa.
(4)單元尺寸1mm,局部加密應(yīng)力集中處第一次,得到的有限元模型如下
計算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下
可見,最大值又轉(zhuǎn)移到臺肩處,應(yīng)力值小幅上升。
(5)單元尺寸1mm,局部加密應(yīng)力集中處第二次,得到的有限元模型如下(臺肩處)
計算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下
可見,此時最大值仍舊在臺肩處,應(yīng)力只增加了1MPa.
(6)單元尺寸1mm,局部加密應(yīng)力集中處第三次,得到的有限元模型如下
計算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下
可見,此時最大值仍舊在臺肩處,應(yīng)力只增加了0.5MPa.
(7)單元尺寸1mm,局部加密應(yīng)力集中處第四次,得到的有限元模型如下
計算完畢后得到的應(yīng)力云圖如下
可見,此時最大值仍舊在臺肩處,應(yīng)力只增加了0.036MPa.結(jié)果已經(jīng)收斂。
【評論】
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當臺肩處存圓角時,只要不斷細分網(wǎng)格,結(jié)果會出現(xiàn)收斂。
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對于有圓角的臺肩處,必須不斷加密網(wǎng)格,才能得到精確的結(jié)果。隨便劃分一個粗糙的網(wǎng)格,結(jié)果是完全不可信的。例如最開始劃分的5mm的網(wǎng)格,可以發(fā)現(xiàn)臺肩處應(yīng)力只有75MPa左右,而最后的收斂解卻是104MPa,顯然結(jié)果懸殊。
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