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应力集中与应力收敛解!兼谈表面网格功能!

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应力集中

    在弹性分析中,几何渐变会引起应力集中,随着网格细化,应力增大,直到获得应力的网格无关解,也称为稳定解,或收敛解。(应力随着网格增大是大趋势,也有可能应力随着网格细化略微变小)  

 
    在疲劳强度评估中,应力集中是很重要的现象,需要考虑。在静强度评估中,应力集中一般不需要考虑。  

 
    读者需要注意,应力收敛解往往会被低估!
 

四面体方案

    选择四面体方案的依据是:四面体网格局部细化灵活。

152.8 MPa/228.17MPa

170.78MPa/217.82MPa

190.95MPa/204.81MPa

193.59MPa/196.66MPa


    随着网格细化,应力有增大趋势。前一个数值为节点解(平均),后一个数值为单元解(未平均)。当应力到达193.59MPa,基本可以认为应力收敛。  

 


 
    可以看到,当倒圆角上约有4-5层四面体网格,应力基本能达到网格无关解。  

六面体方案

    选择六面体方案的依据是:六面体计算效率高,美观。

186.78 MPa/189MPa

192.39MPa/192.43MPa


    判断应力是否收敛,一般有两种方法。

    方法一:平均解和不平均解的差距小于3%;

    方法二:网格尺寸二分,应力变幅小于3%;


    按照方法一,190.95MPa还不能称为收敛解,按照方法二,190.95MPa可以称为收敛解。

    按照方法一,186.78MPa可以称为收敛解,按照方法二,186.78MPa只能勉强称为收敛解。

    在六面体方案中,186.78MPa可能会被认为是应力收敛解,非常具有迷惑性。

    读者需要注意


    因为在六面体方案中,内部网格质量不够高,引起了这个现象,可能会导致用户低估应力的收敛解。

    笔者提供一个解决方案:表面网格功能

    随着网格细化,应力基本不变,应力的收敛解不会被低估。表面网格功能展现优势。同样在四面体方案中也可以使用表面网格功能。

总结

1)当进行疲劳评估,需要应力收敛解,静强度评估一般不需要;


2)四面体方案和六面体方案都是可选的,只是达到目的的两个方案,各有优劣势,不存在绝对的好坏;


3)应力收敛解很有可能被低估,尤其在六面体方案中,使用表面网格功能是一个解决办法;


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来源:华仿CAE
疲劳
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首次发布时间:2024-08-04
最近编辑:3月前
华仿CAE
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