有限元分析結果評估
結果合理性評估
一、表象評估
(1)檢查計算是否收斂;
(2)分析應力集中位置的合理性;
(3)分析結構變形趨勢狀態的合理性;
(4)分析應力與變形數值結果的合理性;
(5)根據結構振動響應曲線和模態計算結果,分析產生的波峰波谷的合理性。
二、數值評估
(1)多次試算調整有限元模型的位移邊界和模型參數,數值評估分析結果的可靠性;
(2)通過簡化模型進行理論計算,對比理論計算結果與分析結果;
三、仿真與試驗校核
進行物理樣機試驗,對比有限元分析結果和試驗結果,以試驗結果為依據修正有限元分析模型,重新計算后評估。
一般地,以表象和數值兩種評估方法為主對分析結果進行評價,條件具備時,可采用物理樣機法進行評估后,如分析結果與結構實際狀態存在很大偏差,需根據情況,對有限元模型的單元類型、階次、網格尺寸、材料屬性及邊界條件進行復核與修正,并重新計算和評估,直到結果滿足評估要求。
最大應力的合理性評估
為了節省計算成本,通常會對幾何模型進行簡化處理,如刪除倒角、 圓角等,這會使得計算結果應力值不準確,有可能出現很大的應力點。針對最大應力點,應先判斷該點是應力集中點還是應力奇異點.
(1)應力集中:由于外界因素或者自身幾何形狀發生突變而引起的局部范圍內應力顯著增加的現象,多出現在尖角、孔洞、缺口等位置,此區域內應力梯度較大。隨著網格不斷加密,應力值會降低,即細化網格后總會得到一個收斂的結果。
(2)應力奇異:受力體由于幾何形狀、荷載、邊界條件等,在求解應力函數時出現應力無窮大,隨著網格不斷加密,應力值會不斷地增加。針對應力奇異,可采取以下措施:
a) 應力奇異點在結構的非危險區域,則忽略奇異點,不考慮在計算結果中;
b) 應力奇異點在危險區域,則考慮更改模型結構,如把尖角改成圓角,并細化該區域的網格,尤其是高應力梯度區。
(3)應力集中不一定是應力奇異,但是應力奇異的地方一定存在應力集中。
模態階數的合理性評估
針對模態分析以及基于模態疊加法的振動分析,要對模態階數獲取的合理性進行評估,規定總有效質量占模型質量的90%以上。
結果判定
1)強度分析
為保證零部件的正常工作,不僅不發生強度失效,而且還要具有一定的安全裕度,因此需要引入安全系數。安全系數的選取分兩種情況:第一種,零部件強度按抗變形計算,安全系數取n取1.5;第二種,零部件強度按抗斷裂計算,安全系數n取2.0。
對于具有屈服點的彈塑性材料,屈服強度/n;
對于鑄鐵、玻璃等脆性材料(無屈服點),拉伸強度/n;
————不宜公開——————
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