一、应力集中是在零部件截面几何形状突然变化处,局部应力远大于名义应力的现象,是引起结构失效的重要力学因素,构件的主要失效部件。机械制造、航空航天、造船和建筑等工程应用领域中最常见的问题。由于应力集中区域的应力要显著高于其他区域,而在构件的结构强度校核中,通常需要关注的就是这些存在应力集中的高应力区域,它是确定结构所能承受多大载荷的设计依据。减小应力集中可以通过改变结构形状,对结构进行优化设计以减小应力集中系数。 二、应力奇异基本上出现在应力理论上“无限大”的地方(可以参见弹性力学),比如常见的集中载荷区域。当把载荷作用于一个点(没有面积)时,应力无限大(力除以零面积)。还有,边界条件应用到一个点(点支撑)、内部尖锐角、尖锐接触点等情况。在有限元中的表现为网格越密集,应力越大的现象。在实际约束中应力无穷大是不存在的,因为实际结构不可能尖棱尖角,实际力不可能有集中力,实际材料都有一定的承载能力(存在屈服或断裂)。细化模型。主要是在模型中添加细节特征(如倒角、过渡面等),再重新计算或者采用子模型法进行分析。 外插值法或路径法。假设应力奇异在该区域没有发生用来推断奇异点的应力值,可使用应力集中系数来计算真实应力。 局部细化网格。在几何尖角处,应力解梯度大的区域网格应细分,其他远离的位置可以粗划。如果远离奇异点的解是收敛的,则粗糙网格也会较为准确的估计这部分的解,但对于接近奇异点的解是不可靠的。 将模型转化为可借用理论公式计算的形式,并根据设计手册查找该模型结构及尺寸的应力集中系数来预测真实应力。
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