應力集中abaqus的案例
【abaqus】個人筆記—應力奇異&應力平均&應力集中
【abaqus】個人筆記—應力奇異&應力平均&應力集中
abaqus模擬圓孔結構中應力集中分析 ￥19.89
桿件的一端受到y軸負向的集中力 2KN，其 大小隨時間變化 。</p><p class="ql-align-justify">2. 支架的自由端在局部區域受到均布切力36MPa。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202502/attachment/04c26be642ab48479290e970fffe2d8c.png" style="display: inline-block;">
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展開 一文帶你搞懂應力集中 附應力集中系數手冊下載
來源：結構工程師之家
hello，今天我們來聊一聊結構設計設計中常見的問題，應力集中。大家在日常生活中經常購買產品的包裝帶就用到了應力集中這個點。包裝袋上的小口、邊緣做成鋸齒狀等。
由于某種用途，在構件上需要開孔、溝槽、缺口、臺階等，在這些部位附近，因截面的急劇變化，將產生局部的高應力，其應力峰值遠大于由基本公式算得的應力值。這種現象稱為應力集中，引起應力集中的孔、溝槽、缺口、臺階等幾何體稱為應力集中因素。
因孔、溝槽、缺口、臺階等附近存在應力集中，從而，削弱了構件的強度，降低了構件的承載能力。應力集中處往往是構件破壞的起始點，應力集中是引起構件破壞的主要因素。應力集中現象普遍存在于各種構件中，大部分構件的破壞事故是由應力集中引起的。因此，為了確保構件的安全使用，提高產品的質量和經濟效益，必須科學地處理構件的應力集中問題。
1 產生應力集中的原因
構件中產生應力集中的原因主要有：
(1) 截面的急劇變化。如：構件中的油孔、鍵槽、缺口、臺階等。
(2) 受集中力作用。如：齒輪輪齒之間的接觸點，火車車輪與鋼軌的接觸點等。
(3) 材料本身的不連續性。如材料中的夾雜、氣孔等。
(4) 構件中由于裝配、焊接、冷加工、磨削等而產生的裂紋。
(5) 構件在制造或裝配過程中，由于強拉伸、冷加工、熱處理、焊接等而引起的殘余應力。這些殘余應力疊加上工作應力后，有可能出現較大的應力集中。
(6) 構件在加工或運輸中的意外碰傷和刮痕。
展開 應力集中=應力奇異點?
應力奇異點
應力奇異點基本上出現在應力理論上“無限大”的地方，比如常見的集中載荷區域。當把載荷作用于一個點（沒有面積）時，應力無限大（力除以零面積）。當然還有其他的例子，比如：
邊界條件應用到一個點（點支撐）
“內部”的尖銳角
銳角觸點
注意此處并不是指應力集中：具有一個“有限大小的解”，在應力集中問題中，細化網格后總會得到一個收斂的結果。而壓力奇異點，其是“應力集中的卑鄙且丑陋的姐妹”。不管你的網格多么精細，總會存在越來越高的應力！
應力奇異點如何求解
在尖銳的角問題中，很難解釋這個問題。在此將使用一個集中載荷的實例加以解釋。
或許聽說過：FE單元不存在！單元或多或少的“描述”節點的連接方式（伴隨著方程式）。繪制單元是很方便，但實際上，求解器將節點看作連接在一起。想象一下：網格由被彈簧連接的節點組成！
在這里這很重要!因為，當您將負載應用到一個節點時，您實際上并沒有加載一個“點”。相反，您在該節點周圍加載了“空間”。由于您的模型中有節點和空間，因此結果將有點棘手。您看到的將會或多或少的是分配到最近節點值的平均值。簡單地說，您正在加載一個節點以及共享這個節點的每個單元的中的一“部分”。
現在事情變得簡單了。如果單元是“大”，則”分配”到節點的區域也相當大。你應有一個力除以這個“區域”在后處理中顯示的壓力。畢竟，你會經常在實際中看到一個“無限大”的模型？
只有一個步驟來理解這個問題！如果令單元更小，則“分配”到加載節點的區域也將更小。由于力是恒定的，網格細化”分配”的面積減小，壓力越來越大。它將永遠不會收斂！網格越細化，壓力就越高！
有趣的事實：如果一個重量為60kg的女性站立在一個高跟鞋（0.5×0.5cm的面積）上，則應力是24MPa。
展開 
應力奇異點，不是應力集中
應力奇異點
應力奇異點基本上出現在應力理論上“無限大”的地方，比如常見的集中載荷區域。當把載荷作用于一個點（沒有面積）時，應力無限大（力除以零面積）。當然還有其他的例子，比如：
邊界條件應用到一個點（點支撐）
“內部”的尖銳角
銳角觸點
注意此處并不是指應力集中：具有一個“有限大小的解”，在應力集中問題中，細化網格后總會得到一個收斂的結果。而壓力奇異點，其是“應力集中的卑鄙且丑陋的姐妹”。不管你的網格多么精細，總會存在越來越高的應力！
應力奇異點如何求解
在尖銳的角問題中，很難解釋這個問題。在此將使用一個集中載荷的實例加以解釋。
或許聽說過：FE單元不存在！單元或多或少的“描述”節點的連接方式（伴隨著方程式）。繪制單元是很方便，但實際上，求解器將節點看作連接在一起。想象一下：網格由被彈簧連接的節點組成！
在這里這很重要!因為，當您將負載應用到一個節點時，您實際上并沒有加載一個“點”。相反，您在該節點周圍加載了“空間”。由于您的模型中有節點和空間，因此結果將有點棘手。您看到的將會或多或少的是分配到最近節點值的平均值。簡單地說，您正在加載一個節點以及共享這個節點的每個單元的中的一“部分”。
現在事情變得簡單了。如果單元是“大”，則”分配”到節點的區域也相當大。你應有一個力除以這個“區域”在后處理中顯示的壓力。畢竟，你會經常在實際中看到一個“無限大”的模型？
只有一個步驟來理解這個問題！如果令單元更小，則“分配”到加載節點的區域也將更小。由于力是恒定的，網格細化”分配”的面積減小，壓力越來越大。它將永遠不會收斂！網格越細化，壓力就越高！
有趣的事實：如果一個重量為60kg的女性站立在一個高跟鞋（0.5×0.5cm的面積）上，則應力是24MPa。足以粉碎混凝土表面（至少是中等和較弱的表面），據我們所知，這并不是真的發生！
展開 關于應力集中與應力奇異的思考與案例展示 ￥3
了解我們有限元理論基礎的都應該清楚，現有的結構有限元軟件大多是通過剛度法進行求解的，也就是將結構模型離散后，生成結構整體的剛度矩陣后，結合邊界條件，通過F=kd,求解節點的位移值，最后基于高斯積分求解單元內部的應力應變值等結果。
基于這種原理最直接的影響就是，我們的位移（也就是變形結果）隨著網格加密的變化很小，而應力隨著網格加密的變化很大，特別是有幾何和尺寸突變的結構，往往會產生應力奇異，這個時候以應力值作為網格無關性的驗證標準，不僅得不到合適的網格尺寸結果，因為應力值隨著網格加密劇烈變化，所以會浪費大量的時間，甚至陷入誤區，得到錯誤的結果。 那么，如何解決呢？下面用一個案例向大家展示。
（文末有模型文件供下載）
展開 ANSYS分析VS理論解 | 梁分別受集中力、集中力偶和均布載荷作用的應力和變形
(5)應力云圖（切應力和正應力）
①切應力云圖：MainMenu >General Postproc >Plot Results >Contour Plot >Nodal Solu → XY Shear stress → OK。
②正應力云圖：MainMenu >General Postproc >Plot Results >Contour Plot >Nodal Solu → X-Componentstress → OK。
(6)彎曲變形（撓度和轉角）
①撓度云圖：UtilityMenu >Plot >Results >Contour Plot >Nodal Solution → Y - Component of displacement→OK。
②轉角云圖：UtilityMenu >Plot >Results >Contour Plot >Nodal Solution → Z - Component of rotation→OK。
9．退出ANSYS軟件
Utility Menu> File > Exit → Quit-No Save → OK。
四、結果及討論
1．ANSYS計算結果與解析解對比
2．計算結果云圖
（1）集中力作用
①剪力圖和彎矩圖
②切應力和正應力
③撓度和轉角
（2）集中力偶作用
①剪力圖和彎矩圖
②切應力和正應力
③撓度和轉角
3．均布載荷作用
①剪力圖和彎矩圖
②切應力和正應力
③撓度和轉角
五、APDL步驟
FINISH
/CLEAR,NOSTART
/PREP7
ET,1,BEAM188 !單元類型
KEYOPT,1,3,3 !形函數
KEYOPT,1,4,2 !
展開 應力集中部位與淬火裂紋
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應力集中部位與淬火裂紋
所謂應力集中部位（stress raiser）就是淬火應力容易集中的部位。零件的表面粗糙度（例如刀紋）及切槽（notch）同淬火裂紋有很大關系。零件上尖銳的凸凹部位和打標記的痕跡都易使應力集中，從而誘發淬火裂紋。因此淬火零件的表面不容許有應力集中的部位。包括不要有刀紋，不要打標記，要把尖銳的梭角做成圓弧形，研究這些措施是很重要的。使粗刀紋達到銼刀加工那樣的平滑程度也是必要的。但像拋光加工那樣的鏡面反而淬不硬。表面多少帶點粗糙的零件,在淬火時淬火液的蒸汽膜不附著在它的上面，所以能順利地淬硬。
展開 應力集中問題與ANSYS驗證
3.只有圓孔孔邊的應力可以用較為簡單的數學工具進行分析，并限定為小孔口問題，若要研究復雜的應力集中問題，目前大都采用有限單元法。
4.由于一般塑性材料存在屈服階段，當應力集中處的最大應力達到材料的屈服強度時，若繼續增加載荷，則其應力不再增加，應變繼續增大，所受的載荷將由其余未達到屈服的材料承擔。直至整個截面各點處的應力都趨于屈服強度時，材料才因屈服而喪失承載能力。
5.靜載荷作用下，塑性材料構建通常不用考慮應力集中影響。對于內部組織均勻脆性材料，應當考慮應力集中的影響；對于內部組織不均勻脆性材料，如鑄鐵等，結構內部的不均勻和缺陷往往是引起應力集中的重要因素，而結構外形驟變引起的應力集中影響并不明顯，因此可不考慮應力集中的影響。動載荷作用下，無論塑性材料還是脆性材料，都應考慮應力集中影響。
6.應力集中對構件的疲勞壽命影響很大，因此無論是脆性材料還是塑性材料的疲勞問題，都必須考慮應力集中的影響。
展開 應力集中系數手冊下載
表2-1列出了不同試樣的應力集中系數。
圖：
為常見典型結構的應力集中曲線，詳細的數據可查閱相關應力集中系數手冊。
在機械零件發生疲勞破壞時，若對一個缺口零件考慮應力集中時，則缺口零件的疲勞強度應按應力集中系數的倍率降低。但實驗表明這樣處理有些過于保守。因此，工程中一般采用有效應力集中 系數，即
K
f的大小與材料的缺口敏感程度及缺口根部情況有關。
有時在零件的一種應力集中源上又疊加了另一種形式的應力集中源，如在缺口上刻有劃痕，此時的應力集中程度應用復合理論應力集中系數K
f復合來表示，即
下載地址：應力集中系數手冊下載
展開 復合材料靜力拉伸應力集中問題
最近在做一個復合材料層合板靜力拉伸試驗 用abaqus仿真 但是接近加載區域的復合材料會提前剪切破壞 應該是我邊界和約束設置的不太好 有沒有大佬指導一下！！
應力集中問題的考察--倒斜角情況
在機械零件中，經常使用倒斜角的情況，那么，有限元軟件能夠對此處的應力進行正確計算嗎？
我們使用了一個例子如下。該軸是一個階梯軸，在截面變化處有一個45度的斜角。該軸的左端面固定，而右端面施加1MPa的分布拉伸載荷，現在我們考察軸肩處的應力情況。
（1）單元尺寸5mm.得到的有限元模型如下
計算的應力云圖如下
可見，軸肩拐角處應力是1.33MPa.
（2）單元尺寸2mm.得到的有限元模型如下
計算的應力云圖如下
可見，軸肩拐角處應力是1.82MPa.增幅為37%。
（3）單元尺寸2mm.在該應力最大點加密網格第1次，得到的有限元模型如下
計算的應力云圖如下
可見，軸肩拐角處應力是2.33MPa.增幅為28%。
（4）單元尺寸2mm.在該應力最大點加密網格第2次，得到的有限元模型如下
計算的應力云圖如下
可見，軸肩拐角處應力是3.73MPa.增幅為60%。
（5）單元尺寸2mm.在該應力最大點加密網格第3次，得到的有限元模型如下
計算的應力云圖如下
可見，軸肩拐角處應力是7.6MPa.增幅為104%。
（6）單元尺寸2mm.在該應力最大點加密網格第4次，得到的有限元模型如下
計算的應力云圖如下
可見，軸肩拐角處應力是21.81MPa.增幅為187%。
展開 倒角與應力集中（shell & solid）
又是一個應力集中問題，約束平板左邊線的X方向自由度，在右邊線施加X方向500N的拉力。變截面沒用圓弧過渡，應力計算無法收斂：
工程師應該經常聽到，設計結構時請盡量避免截面突變，保證力在結構上傳遞的連續性和均勻性。對的，連續性均勻性真的非常重要。那么以下直角板算截面突變么？！
試用shell單元，對直角板就行分析：
試用solid單元，對直角板就行分析：
看solid單元，折角處存在應力集中現象。對于shell單元，已經反映不出來這種現象不過除了折角處應力失真以外，其它位置都是正確的。在筆者看來，既然shell單元無法體現折角處的應力集中，那么研究此問題當然不能用shell單元。分析者若不關心折角處，那么折角處有倒圓角或沒有倒圓角，都不再重要。
展開 碳纖維復合材料鋪層對應力集中的影響
首先統一兩個概念：應力和應力集中。
所謂應力，就是部件在外力作用下發生變形，部件內部由于變形，各部分發生位置的相對變化，從而引起內部產生相互作用力，這個相互作用力，就是內力。雖然我們知道，部件不受外力的時候，內部各個點之間也有相互吸引和互斥的力，但是這里的內力，指的是外力作用下引起的內部作用力，是附加內力。而應力，則是內力在截面積上的分布，是內力分布程度的度量。同時外力的涵義也可以進行延伸，不僅僅是傳統意義上的力，甚至是溫度變化也可能等效于外力作用，所引起的內力就稱為熱應力。
所謂應力集中，就是外力作用產生的內力，在部件內部分布產生了聚集。本來對于均勻材質的部件，應力是在截面上均勻分布的（下圖a）。但是如果部件有一個小孔（下圖b），本來均勻分布在截面上的應力，聚集在小孔周圍。這種現象叫應力集中。距離小孔越近，應力集中度越高，，距離小孔越遠，應力集中度越低。這種應力的分布不均勻，會造成應力集中的部位，較早的觸及材料強度的極限。作為木桶上最短的一塊木板，應力集中區域在外力還不算太大的時候產生破壞。
研究應力集中現象，是為了避免應力集中，或者是將應力集中對部件的破壞效應降低到最低。內容就是，研究各種因素對應力集中的程度，會有什么樣的影響。不過在這之前，要對應力集中的程度進行一個定義。
應力集中的程度
應力集中地程度可以用應力集中系數來表示。
現在閉上眼睛，思考應力和應力集中的定義。應力是作為外力的響應，從而在部件內部產生的內力，它的大小跟外力有關，外力越大，變形越大，產生的應力也就越大。而應力跟截面積也有關系，截面積越大，單位面積上的內力就越小，應力也越小。為了使部件達到平衡，截面積上的應力之和，應該等于外力，方向與外力方向相反。
也就是說，在相同的外力下，應力的總和是相同的。
展開 Optistruct做靜力分析，應力集中在焊縫處
Optistruct做靜力分析，查看應力云圖時，應力較大位置集中在焊縫處，零部件上應力則較小，不能得到理想的靜力分析結果。同樣用rigids連接，應力則集中在零部件相連位置。請問在施加較大拉力（100000N）時，零部件關鍵部位用什么連接方式好？得到結果能合理反映零部件應力應變情況。
