应力集中系数的有限元求解方法
在应力集中与应力奇异一文中,介绍了应力集中的基本概念和产生的原因,那如何求解应力集中系数呢?根据应力集中系数的定义,用户只需获取到圆角位置的总应力与过该位置截面的平均应力,取其比值即可。如图所示求解,一个平面应力状态的薄板缺口处的应力集中系数,该模型左侧固定,右侧承受1MPa拉应力。
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1.完成有限元求解:
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2.建立圆弧截面路径
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3.计算基于等效应力的线性化应力
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4.计算截面的平均应力(膜应力)
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5.计算截面的总应力
说明:内侧总应力,就是路径起点处的总应力,外侧总应力,就是路径终点的总应力,取二者较大值即可。
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6.计算基于净截面的应力集中系数
a=2.99/1.21=2.47
说明:用户也可以基于远离缺口处的平均应力计算应力集中系数。
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a=2.99/1=2.99
总结,应力集中系数反映出缺口或圆弧等截面变化处的应力集中情况,在早期由于没有有效便捷的计算方法,因此编制了常见结构的应力集中系数的手册,但是目前随着有限元等数值方法的广泛应力,用户可以直接求解得到应力集中位置的准确应力,不用通过应力集中系数间接获取了,当然应力集中系数还可以作为其他结构性能设计的一个评价指标,所以用户可以根据需要来求解应力集中系数,但是对于复杂的三维结构的应力集中问题,最有效的方法还是基于有限元求解。 获赞 1145粉丝 21382文章 188课程 66