用仿真分析透视力学现象！深奥的力学术语变得直观且易于理解
说一个大不韪的观点：平时把残余应力、残余应变、应力集中、应力奇异等力学术语挂在嘴边。请扪心自问，对这些词到底有多少理解？
笔者在很长一段时间内，理解是肤浅的。并且据笔者观察，很多人的理解也停留在肤浅的阶段。大有只发其声，不明其意之感！
残余应力、残余应变、应力集中、应力奇异等是常见的力学现象，也是重要的力学概念和工程术语。
工程师非常有必要加深对这些力学概念的理解。本文通过仿真案例直观展示这些力学现象，让读者看得清楚，看得明白。
经典的圆孔应力集中案例。
在有限元仿真分析中，应力集中和应力奇异有这样的特点：随着网格细化，应力有增大的趋势。当网格细化到一定程度，应力集中的应力会平稳不变，应力奇异的应力会一直增加。
众所周知，圆孔位置存在应力集中，所以需要细化网格，才能得到真实的应力水平。
右端固定，左端施加均匀拉力载荷。
06.1 应力集中
应力集中：应力集中位置的应力显著大于同截面其它位置。广义的应力集中包含应力奇异。应力奇异只可能存在于线弹性仿真分析，在现实中并不存在。因为在现实中，随着应力增加，应力应变曲线会平坦化，应力集中位置附近的材料会逐渐承担更多的应力，应力会趋于均匀化。
06.2 残余应力
使用多载荷步分析，先加载到应力集中位置产生屈服进入塑性，然后再卸载。
时间2对应的载荷是0，却存在等效应力，这就是残余应力！本例中残余应力产生的原因：在时间1的载荷下，应力集中位置进入塑性，产生塑性变形(不可恢复变形)，但其它位置还处于弹性阶段，在卸载时，弹性区域回弹过程中会受到塑性变形的阻碍，因为回弹的挤压作用，塑性变形区域会产生压应力。
可以通过观察主应力的方向或法向应力的正负，看出残余应力是压应力。
时间4对应的载荷是0，残余应力更大。因为时间3产生的塑性变形更多。
06.3 残余应变
时间2对应的载荷是0，却存在等效应变，这就是残余应变！本例中残余应变产生的原因：在卸载时，弹性区域回弹过程中会受到塑性变形的阻碍，因为回弹的挤压作用，塑性变形区域会产生残余压应变。
可以通过观察法向应变的正负，看出残余应变是压应变。
时间4对应的载荷是0，残余应变更大。因为时间3产生的塑性变形更多。
06.4 残余应力的影响
使用理想弹塑性材料模型，不存在应变强化。
在时间1和5，载荷都是55MPa的拉力。
注意时间1和5对应的等效应力是不一样的。这种差异是由残余应力导致的。本例也表明了一个力学现象：应力状态和塑性变形历史有关。
来源：华仿CAE
