圓軸倒角彎曲變形應力集中系數(shù)的ANSYS算例驗證

2017-08-23 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

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建立軸對稱面,對軸對稱面劃分面單元,單元尺寸為10mm,對圓角處再進行局部網(wǎng)格細化。然后繞中心軸旋轉成實體單元。采用綁定自由度的方式實現(xiàn)彎矩的施加。

體網(wǎng)格的形成:

(1)在建完面,劃分面網(wǎng)格之后,MainMenu> Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Elem Ext Opts,設置擠出選項。

(2)Main Menu>Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Areas> About Axis,選擇要旋轉的面,在選擇中心軸的兩個端點,旋轉出體。

具體步驟見圓角過渡臺肩的扭轉ANSYS算例驗證,不同的是扭矩約束的是角自由度ROTY,而本例彎曲約束的是角自由度ROTZ。

Y方向最大應力為144.92MPa,發(fā)生在臺肩圓角過渡處,根據(jù)參考文獻的擬合公式,見下圖,算出應力集中系數(shù)為1.450,解析解為1.475,結果誤差為1.7%,結果吻合很好。

根據(jù)下圖可知,當圓角半徑與小軸直徑的比值改變時,應力集中系數(shù)會有相應的變化規(guī)律,本例通過改變圓角半徑,得出不同的應力值與應力集中系數(shù),具體數(shù)值如下表所示。

“Peterson's stress concentration factors” Second edition, by W.D. Pilkey。

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