本文是如何分析模型中的应力集中点后续内容,该文章介绍了结构力学模型中出现奇异应力的时间和原因,并对奇异现象进行了一般性介绍。如果您是第一次了解该主题,建议先阅读第一篇文章。有关如何处理奇异应力场的详细信息,请阅读本文。
进一步了解奇异应力场
含一个椭圆孔的大平板。
含缺口的长条几何结构的应力分布。该模型的参数与缺口深度()和缺口半径(R)有关。
不同缺口半径下沿韧带的垂直应力与到缺口尖端的距离的函数关系。虚线表示相同深度的裂纹的理论值。
不同缺口深度和半径下,沿韧带的垂直应力与到缺口尖端的距离的函数关系。
与上图相同,但通过韧带长度对距离进行归一化处理。
使用有中心狭缝的几何形状得到的系数 β。
不同开口角度下应力奇点衰减的幂次。突出显示了 45°、90°和 135° 的值。
开口角度为 90° 时,含内角的长条几何模型的 von Mises 应力。
沿韧带的垂直应力。到尖角的距离通过韧带长度进行了归一化处理。虚线表示根据上述 p 值得出的理论解。
一个下部比上部硬的长条杆的几何模型,其中绘制了载荷方向的应力。
自由表面出现奇点。 硬质材料的应力高于相应位置的软质材料应力。
沿自由边界加载方向上的应力与界面距离的函数关系图。实线表示软质材料的应力结果,虚线表示硬质材料的应力结果。参数是软质材料与硬质材料的杨氏模量比值。
焊缝评估
有三种不同局部几何形状的圆角焊缝。
计算指定位置的应力,而不是焊趾本身的应力。 确定该应力的允许值,这通常必须通过实验来完成。 允许的应力值取决于您同意评估应力的方式和位置,因此它不是真正的材料属性。
推荐方法
本文开头提到的内容讨论过,边界条件会引起奇点。如果这种奇点给分析带来问题,可以通过完善边界条件来解决。 引入尖角的原因是局部几何形状的尺度较小,在全局尺度上建立圆角模型并不合理。在这种情况下,并不存在真正的奇点,而是一个明确定义的应力集中。最准确的方法是建立子模型来确定局部应力状态。在全局模型中,可以利用应力集中附近幂律衰减应力场的振幅来了解应力集中的位置。另一种方法是将近场应力场知识与应力场与局部应力集中相关的知识结合起来,从而得出局部应力集中的估计值。
数量应易于计算。 数量不应对分析中的不确定性过于灵敏。 如果可能,数量应与物理场相关。例如,如果材料是脆性材料,那么查看最大主应力或主应变可能比使用 von Mises 等效应力准则更好。 如果疲劳是一个问题,数量必须对逆载荷反灵敏。 如果可能,请选择应变准则而不是应力准则。因为应变是直接根据位移计算得出的。应力则是通过应变的组合计算得出的。这表示应变张量中一个不准确的分量将传播到应力张量中的所有元素。 在 COMSOL Multiphysics® 软件中,可以使用安全功能来评估大量不同的标准,包括用户定义的标准。
百分比法
方法1
方法2
方法3
宽度:1m 最小裂缝长度:0.1m 最小韧带宽度:0.3m 最大切口半径:0.01m
不同的狭缝深度和切口半径下,5% 的参考体积所超出的应力水平。
附加信息
结束语