开孔边缘的局部应力偏大！工程中极其常见，所以值得深入了解

    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。

来源：华仿CAE