應力集中問題的考察--倒圓角情況

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。

圖片1.png

下面不斷加密網格,看在臺肩處應力是否收斂。

 

(1)單元尺寸5mm,得到的有限元模型如下

圖片2.png

計算完畢后得到的應力云圖如下

圖片3.png

可見,最大值在固定端處,應力為75MPa,而臺肩處應力也比較大。

 

(2)單元尺寸2mm,得到的有限元模型如下

圖片4.png

計算完畢后得到的應力云圖如下

圖片5.png

可見,最大值已經轉移到臺肩處,應力值上升到89MPa.

 

(3)單元尺寸1mm,得到的有限元模型如下

圖片6.png

計算完畢后得到的應力云圖如下

圖片7.png

可見,最大值又經轉移到固定端處,應力值上升到100MPa.

 

(4)單元尺寸1mm,局部加密應力集中處第一次,得到的有限元模型如下

圖片8.png

計算完畢后得到的應力云圖如下

圖片9.png

可見,最大值又轉移到臺肩處,應力值小幅上升。

 

(5)單元尺寸1mm,局部加密應力集中處第二次,得到的有限元模型如下(臺肩處)

圖片10.png

計算完畢后得到的應力云圖如下

圖片11.png

可見,此時最大值仍舊在臺肩處,應力只增加了1MPa.

 

(6)單元尺寸1mm,局部加密應力集中處第三次,得到的有限元模型如下

圖片12.png

計算完畢后得到的應力云圖如下

圖片13.png

可見,此時最大值仍舊在臺肩處,應力只增加了0.5MPa.

 

(7)單元尺寸1mm,局部加密應力集中處第四次,得到的有限元模型如下

圖片14.png

計算完畢后得到的應力云圖如下

圖片15.png

可見,此時最大值仍舊在臺肩處,應力只增加了0.036MPa.結果已經收斂。

 

· 當臺肩處存圓角時,只要不斷細分網格,結果會出現收斂。

· 對于有圓角的臺肩處,必須不斷加密網格,才能得到精確的結果。隨便劃分一個粗糙的網格,結果是完全不可信的。例如最開始劃分的5mm的網格,可以發現臺肩處應力只有75MPa左右,而最后的收斂解卻是104MPa,顯然結果懸殊。


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