本号前作《一个很有迷惑性的案例!局部应力偏大,你以为是应力集中,其实不是!》源自实际项目,提供解决方案,阐释力学原理,是一篇诚意之作。所以受到了读者的热烈欢迎,短短两天阅读量过万。 开孔导致孔边缘的应力偏高,其实是工程中很常见的力学现象。比如螺纹连接是最常用的结构连接方式之一,螺孔边缘的应力也会出现偏高的现象,并且这种偏高不属于应力集中现象。 孔边缘的应力水平偏高不属于应力集中现象的理由有两个。 1)在仿真分析中,孔边缘的应力水平对网格尺寸不敏感; 2)孔边缘不满足应力集中的四个条件:几何变化、材料变化、固定约束、集中载荷; 关于应力集中的四个条件,详细内容可以参考本号前作《四种应力奇异实例详解(一)》、《四种应力奇异实例详解(二)》、《四种应力奇异实例详解(三)》、《四种应力奇异实例详解(四)》。 几何模型如下图所示,螺栓连接。 网格如下 施加螺栓预紧力。 螺帽和螺母与被连接件均为摩擦接触,使用默认接触算法(增强拉格朗日算法)。 螺帽产生的接触压力如下图所示。 螺母产生的接触压力如下图所示。 需要注意,必须将被连接件作为接触面,然后使用非对称接触行为,才能确保查看到被连接件的压力结果。如果使用默认对称行为,压力结果可能在螺帽和螺母面上。 螺帽端被连接件的等效应力如下图所示。 螺母端被连接件的等效应力如下图所示。 使用法向拉格朗日接触算法(接触计算精度更高)。 螺帽产生的接触压力如下图所示。 螺母产生的接触压力如下图所示。 螺帽端被连接件的等效应力如下图所示。 螺母端被连接件的等效应力如下图所示。 总结: 1)不论选择哪种摩擦接触算法,孔边缘应力偏大的规律是确定的; 2)孔边缘应力最大值和接触算法类型非常相关; 以螺帽端被连接件为例。承受均匀压力。 网格越细,应力越小。由此可见,孔边缘应力偏大非应力集中现象。 |
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