【ansys workbench】4.应力奇异及位移结果对比

本篇博客是根据阅读公众号“机械人读书笔记”而来的学习笔记~

敲黑板~第一个重点内容来啦。

对于第2课所学的L型直角支架,精度增加,网格变密,但红色区域仍然不能够覆盖两层区域。这是怎么回事呢?

先来了解几个概念。

应力集中:设计工程师在设计产品过程中不可避免地问题。指受力构件由于外界因素或自身因素几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大地现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其领域。

应力奇异性:受力体由于几何关系,在求解应力函数的时候出现的应力无穷大。根据弹性理论,在尖角处的应力是无穷大(但真实应力并不是无穷大的);由于离散化误差,有限元模型并不会产生无穷大的应力结果,而会形成本例中随着网格的细化,得出的应力值大幅度增加的现象。应力奇异是数学算法问题。应力奇异点一般出现在刚性约束和尖角处。我们可以认为应力奇异是应力集中的最极端现象。
因此,有限元分析是无法进行尖角处的应力分析的,在进行分析时尤其要注意那个位置,比如L型直角支架直角处那里。那那里怎么办呢?之后再作解答。
对于刚性约束,比如在第3课中,网格为0.5mm时,最大值跑到了最上方的固定约束面处。这个也是应力奇异。
对于刚性约束和尖角处的计算结果我们认为是无效的!应力奇异是不算数的。
那么,工程人员经常习惯性地去对比应力最大值,如果结果的应力最大值是应力奇异点,那么对比就没有意义了。

应力集中说明
应力集中(局部范围内,应力显著增大的部位就存在应力集中)与应力奇异本质上和是否为红色是没有必然关联的。比如肋板处等产生应力梯度的地方都是应力集中。

应力奇异出现了该怎么办呢?

主要是有两种情况。

1.应力奇异点在很多模型中都会有,我们怎么办?

多数应力奇异点都在结构的非危险部位,可以人为忽略。

2.L型支架有应力奇异点,并且在最容易断裂的地方,我们怎么把它算准?

我们要从工程应用的角度去思考。
应力奇异点要用数值算法算准是不可能的,但是我们应该对自己提一个问题,我们为什么要算准,从设计角度来说,危险部位应力过度集中已经引起了应力奇异的极端现象,改结构才是我们工程师应该考虑的问题。

变形Total Deformation

关于应力,与之对应的是强度;
关于变形,与之对应的是刚度。

位移值误差=(1位移-2位移)➗2/1位移(小的那个)
这个位移误差很小。
所以我们要作不同程序等的对比时,优先对比位移值~
因为如果作应力值对比,得考虑应力奇异的位置,还得将网格加密到一定程度。

总结一下:
1.变形结果受网格精度影响很小,并且不存在类似应力奇异的问题,因此优先对比位移结果,位移结果如果出现较大偏差,说明设置存在问题;
2.在设置完全一致的情况下,应力结果对比受两个因素影响:网格密度+应力奇异。
要对比应力结果,必须要保证 排除应力奇异的位置,还要使网格精度达到计算要求。

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