04 材料突变应力奇异总结

00 导读

    本文总结了有限元分析结果中应力奇异的原因。几何突变引起的应力奇异是比较常见的，所以本文重点总结材料突变引起的应力奇异。

01 研究背景

在笔者前作《01 网格误差(Mechanical)》中指出，共节点能够提高接触面的计算精度，在笔者前作《02 材料误差(Mechanical)》指出，接触面两侧材料不同时会引起应力突变，在笔者前作《03 网格细化误差(Mechanical)》中指出，几何突变引起的应力奇异和材料突变引起的应力奇异，都会随着网格的细化而应力提高。

02 几何模型

   几何模型如下图所示。

03 材料模型

    使用线弹性材料模型，材料参数如下。

    材料一

    材料二

04 网格划分

    网格划分有两种类型，网格尺寸分别为1mm，2mm，3mm，4mm，6mm。

05 边界条件

    固定约束根部，头部施加三个力和一个转矩。如下图所示。

06 接触设置

    接触面为共节点，完全排除接触面网格不对应引起的误差，只考虑材料突变引起的误差。

07 结果总结

    各应力如下图所示。

    网格1mm。

    网格2mm。

    网格3mm。

    网格4mm。

    网格6mm。

总结如下。

    1）材料突变，接触面位置的应力随着网格细化而增大，即该处应力无收敛解。

    2）接触关系的共节点只能避开网格不对应引起的误差，不能避免材料突变引起的奇异。

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见笔者前作《01 网格误差(Mechanical)》