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workbench应力应变曲线_应力奇异,你是一个神奇的应力

workbench应⼒应变曲线_应⼒奇异，你是⼀个神奇的应⼒在⽤ANSYS进⾏压⼒容器应⼒分析计算的时候，总会出现⼀些应⼒集中的问题，⽽且，有些应⼒集中点竟然没办法采⽤倒圆⾓的办法消除，采⽤⽹格加密⽅法时，甚⾄应⼒值⽐之前更⼤。这个情况，⼤家通常称为应⼒奇异。浙江省天台中学

以下内容摘⾃⽹络：

应⼒奇异不是会不会引起的问题，⽽是⼀定存在的问题。应⼒奇异是由于应⼒/应变解是位移解的⼀阶微分，⽽在单元节点处形状⽅程不连续⽽导致的。通过最最基本的⾼等数学知识我们可以知道当⽅程在节点不连续的时候，其⼀阶微分必定存在奇异，不存在解析解。这个时候可以通过两个甚⾄多个形状⽅程的趋势求出在不同单元内的应变/应⼒微分解。显然当这些形状⽅程不连续的时候，不同单元内的应⼒/应变解均不相同，这就是所谓应⼒奇异的来源。

所以应⼒奇异没办法采⽤倒圆⾓的办法消除，⽽且⽹格越密越不容易收敛，并且应⼒奇异是⽆法避免的。青斑蝶

根据以上内容，应⼒奇异出现的位置通常为形状不连续处。⽽在连续体出现应⼒奇异的话，那应该重新检查边界条件，确定载荷和位移施加的是否正确。

接下来举例说明：

料仓：筒体直径5500mm，壁厚8mm，锥壳厚度10mm，总⾼度24705mm，设计压⼒5KPa，模型对整体设备进⾏简化，采⽤1/2模型进⾏分析，简化后保留⾜够长的筒体、锥壳，裙座以及筋板和环板，采⽤SolidWorks曲⾯功能绘制模型图并导⼊WORKBENCH如下：

图1 模型有源滤波器

⽹格划分采⽤两种不同的尺⼨对同⼀模型进⾏计算，单元类型均为SHELL 181，CASE 1 总单元数26076，节点数26119；CASE 2 总单元数70205，节点数69303，⽹格划分如下：

图2 CASE 1 ⽹格

图3 CASE 2 ⽹格

边界条件的施加考虑了模型的简化，筒体端部的等效应⼒，介质的重量，边界条件如下

图4 边界条件

结果的后处理，计算整个设备的应⼒强度Stress Intensity，计算结果如下：

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图5 CASE 1 计算结果

图6 CASE 2计算结果

根据以上两种不同的⽹格划分得知，应⼒奇异点根据⽹格的疏密不同计算出的应⼒值也不相同，⽹格越密，应⼒值越⼤，⽽且可以明显的看出，最⼤应⼒点位置位于筋板的尖⾓处，⽽与筋板连接的加强环板上并没有明显的应⼒奇异，这也印证了上⾯的论述：“两个甚⾄多个形状⽅程的趋势求出在不同单元内的应变/应⼒微分解。显然当这些形状⽅程不连续的时候，不同单元内的应⼒/应变解均不相同”旅行社条例实施细则

对于应⼒奇异，我们通常这样处理：取相邻单元的公共节点的平均值作为局部应⼒平均解，也就是Av

erage Across Bodies，这样可以在⼀定程度上缓解应⼒奇异的问题。计算结果如下：

图7 CASE 1计算结果(Average Across Bodies)

图8 CASE 2计算结果(Average Across Bodies)

通过采⽤Average Across Bodies功能，可以很明显的看出，应⼒奇异处已经是连续的向筋板与环板发散了。⽽且CASE 1中最⼤应⼒值由180.59MPa，减⼩⾄129.93MPa；CASE 2中最⼤应⼒值由371.29MPa，减⼩⾄271.81MPa。

应⼒奇异是⼀个神奇的应⼒，是真实世界⾥不存在的，可以在理论解析过程⼜没办法避免的。因为有了应⼒奇异，我们⽆法对设备进⾏极限载荷分析计算。绝⼤多数的⼯程师采⽤的⽅法都是忽略掉应⼒奇异的云图，采⽤局部云图显⽰，或者采⽤⼦模型技术。

所以在这⾥我想说，应⼒奇异，你是⼀个神奇的应⼒。

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作者简介：孙捷飞，仿真秀科普作者，A1、A2、C2、C3级压⼒容器审核员，从事固定、移动式压⼒容器设计审核⼯作。

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本文发布于:2024-09-21 01:34:44，感谢您对本站的认可！

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