ansys應力強度圖的案例
基于ANSYS的裂紋尖端應力強度
基于ANSYS的裂紋尖端應力強度
a 裂紋尖端應力強度KI研究的意義
b 裂紋尖端KI的計算方法
c 裂紋尖端應力奇異性處理
d ANSYS計算過程及結果
1、裂紋尖端斷裂力學參數研究意義
v 隨著現代高強材料和大型結構的廣泛應用，一些按傳統強度理論和常規方法設計、制造的產品，發生了不少重大斷裂事故。 v20世紀50年代，美國北極星導彈固體燃料發動機發射時發生低應力脆斷。 v1965年，英國某大型合成塔在水壓試驗時斷裂成兩段。 事故調查發現 →斷裂起源于構件中裂紋
va 傳統的強度理論
缺陷：傳統強度理論并沒有考慮材料中是否有缺陷，對有缺陷的材料，對其安全可靠性不能做出正確的判斷。
b v工程中常見的幾種裂紋
K反映了裂紋尖端應力場的強弱程度
c K斷裂準則
為材料的斷裂韌性
(1)確定含裂紋構件的臨界載荷。G，a，KIC → Fc
(2) 確定裂紋的極限尺寸。G，F，KIC → a
(3) 確定帶裂紋構件的安全性。
2、裂紋尖端KI的計算方法
解析法
f(a,w,…)為幾何修正系數
缺陷：適用于幾何簡單的板類，桿類，梁類構件；對于較復雜得構件，無法得到正確的解析解 。
結論：
v驗證了1/4節點處理裂紋尖端奇異性是可以的。 v
在數值法計算中，隨著平板尺寸的增大，KI的值逐漸接近于解析值。
展開 Ansys workbench應力集中位置的靜強度評估對比
幾何模型如圖所示，楊氏模量2.1X1011pa，屈服強度355MPa，抗拉強度450MPa，斷后伸長率20%。左邊固定，右邊施加1000N垂直向下的力，計算材料的安全系數。
一、載荷約束如圖所示
二、通過軟件分析得到的應力收斂解為188.01MPa，安全系數n1=1.89。
三、使用名義應力法對倒角最大處求解名義應力
對應力最大位置獲取力矩為37000N*mm，慣性矩為810mm^4，形心距為3mm，抗彎截面系數為300 mm^3。即可獲得最大點處的名義應力為137MPa。安全系數為n2=355/137=2.6。
三、根據《德國FKM強度評估指南》
3.1、
3.8、FKM中材料利用率與安全系數互為倒數，n3=3.4
4、通過對三種分析結果判斷
n3 >n2>n1
3.4 >2.6 >1.89
FKM安全系數最大，收劍解安全系數最小。
展開 在ANSYS中計算裂縫應力強度因子的技巧
在ANSYS中計算裂縫應力強度因子的技巧
裂縫應力強度因子用ANSYS中怎么求呀。另外，建模時，裂紋應該怎么處理呀，難道只有畫出一條線嗎？
首先說一下裂紋怎么畫，其實裂紋很簡單啊。只要畫出裂紋的上下表面（線）就可以了，即使是兩個面（線）重合也一定要是兩個面（線）；如果考慮道對稱模型就更好辦了，裂紋尖點左面用一個面（線），右邊用另外一個面（線），加上對稱邊界約束。
再說一下裂尖點附近網格的劃分。ansys提供了一個kscon的命令，主要是使得crack
tip的第一層單元變成奇異單元，用來模擬斷裂奇異性(singularity)。當然這個步驟不是必須的，有的人說起用ansys算強度因子的時候就一定要用奇異單元，其實是誤區（原因下面解釋）
好了，回到強度因子的計算。其實只要學過一些斷裂力學都知道，K的求法很多。就拿Mode
I的KI來說吧，Ansys自己提供了一個辦法（displacement extrapolation）
，中文可能翻譯作“位移外推”法，其實就是根據解析解的位移公式來對計算數據進行fitting的。分3步走，如果你已經算完了：
第一步，先定義一個crack-tip的局部坐標系，這是ansys幫助文件中說的，其實如果你的裂紋尖端就是整體坐標原點的話，而且你的x-axis就順著裂紋，就沒有什么必要了。
第二步，定義一個始于crack-tip的path,什么什么？path怎么定義？？看看幫助吧，在索引里面查找fracture
mechanics，找到怎么計算斷裂強度因子。（my god,我這3步全是在copy幫助中的東東啊）。
第三步，Nodal
Calcs>Stress Int Factr ，別忘了，這是在后處理postproc中啊。
展開 ANSYS在壓力容器行業的應用-應力強度分析
主應力差：
S
12
=
σ
1
-
σ
2
S
23
=
σ
2
-
σ
3
S
31
=
σ
3
-
σ
1
應力強度：
S
=
Max{|S
12
|,|S
23
|,|S
31
|}
總體一次薄膜應力強度極限為KSm，局部一次薄膜應力強度極限為1.5KSm（對錐殼小端為1.1KSm），一次薄膜加一次彎曲應力強度極限為1.5KSm，一次薄膜應力強度加二次彎曲應力強度極限為3.0Sm，一次+二次+峰值應力強度極限為2Sa。Sm為許用應力強度，Sa為許用應力幅值。K為載荷系數，設計工況下K=1, 液壓試驗工況K=1.25。
應力分析結果
圖5給出了模型在設計工況下的應力分布圖，由圖可知，最大應力值都位于接管N4a與殼體相交外圓角處。
圖5-設計工況下應力分布圖
應力強度評定
圖6~11給出了設計工況下線性化路徑圖。表2給出了線性化結果。
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ANSYS workbench中的應力如何對應四種強度理論？(二)
材料力學中詳細列出了四種強度理論, 那么在workbench中如何將四種強度理論對應展示出來呢?
在ansys workbench中結果提供了默認的幾種應力結果，參考前面的文章，其實在結果中還可以插入自定義的結果來表達應力，因為所有的應力都是由三個方向的正應力和三個方向的切應力組成的，那么就可以通過自己編輯表達式的方法來加載了，可以分別提取四種強度理論對應的應力了，具體參考方法如下圖所示
在結果中insert/user defined result/Expression中填寫對應的強度理論表達式
1. 第一強度理論（最大拉應力理論）
核心思想：材料破壞由最大拉應力引起，當構件內某點的最大拉應力達到單向拉伸的極限應力（如屈服強度 σ?或強度極限 σ?）時，材料發生破壞。
等效應力 σ? = max (σ?)
（σ?為第一主應力，只考慮拉應力，壓應力不參與破壞判斷）
適用場景：脆性材料（如鑄鐵、玻璃）的拉伸破壞，不適用塑性材料。
ANSYS 中表達式：S1（或者默認的maximum principal stress）
2. 第二強度理論（最大伸長線應變理論）
核心思想：材料破壞由最大伸長線應變引起，當構件內某點的最大伸長線應變達到單向拉伸的極限應變時，材料發生破壞。
等效應力 σ? = σ? - μ(σ? + σ?)
σ?、σ?、σ?為主應力，μ 為泊松比
適用場景：脆性材料在單向壓縮或受約束的拉伸情況下（如混凝土受壓、巖石受圍壓），實際應用較少。
ANSYS 中表達式：s1-0.3*(s2+s3)
3.
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