應力集中問題的考察-有孔零件的情況

2017-09-06  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

前面幾篇文章考察了軸肩處無倒角,倒斜角,倒圓角時,有限元軟件的計算能力,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力集中,那么有限元軟件在對之進行計算時,能否得到收斂的結果呢?這是我們在分析中必須關注的另外一個問題。

算例如下,一帶孔板件,左邊固定,右邊施加1MPa的均布拉力,現在考察小孔處的應力。

(1)單元尺寸5mm,得到的有限元模型如下

應力云圖如下

可見,在孔的周圍已經出現了應力集中。按照彈性力學理論,最大應力應該出現在孔的上下邊沿,此時因為網格很粗,最大應力是在該孔的其它地方出現的。

(2)單元尺寸2mm,得到的有限元模型如下

應力云圖如下

可見,孔的上下邊沿應力最大,為2.79MPa.

(3)單元尺寸1mm,得到的有限元模型如下

應力云圖如下

可見,應力上升到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

應力云圖如下

可見,應力上升到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

應力云圖如下

可見,在遠離孔處,應力已經均勻分布,這意味著網格劃分已經大致合適。應力上升到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

應力云圖如下

可見,應力上升到3.42MPa.結果已經收斂。

【評論】

• 對于有孔的零件,通過不斷加密網格,有限元分析軟件可以得到收斂的結果。

• 如果結構中存在孔洞,在有限元分析前不要隨便簡化這些小結構,除非我們堅信這些地方并非危險處。

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