本文摘要(由AI生成):
这篇文章主要讨论了吊耳根部的应力分类问题。研究发现,吊耳根部的应力分类结果在网格细化时并不稳定,因此不适合使用应力分类。文章通过仿真分析,详细解释了应力分类结果不稳定的原因,并给出了额外的建议。最后文章强调,对于复杂结构,传统公式法用不了的时候,可以使用仿真方法,但在做应力分类时需要注意不能滥用。
本号前作《弹性分析的应力分类法被普遍滥用!我的学员发现了问题,我来给他解惑!》的讨论还在继续。这个问题其实是比较深入的,目前全网对此探讨的文章不是很多。
本号前作表达了一个观点:吊耳根部的应力分类结果随着网格细化并不稳定,所以不适合使用应力分类。详见前作。
本文展示,在六面体网格下,吊耳根部的应力分类结果也是不稳定的,这个发现很隐秘,大多数人可能还没发现。笔者研究压力容器分析设计培训多年 ,愿意彻底谈一谈这个问题。
在本号前作中,由于要划分六面体网格,所以必须切分,但切分导致了如下问题:
两侧路径的结果差距很大,原因如下:
以上问题,右侧选了吊耳,左侧选了底板,是软件自动执行的。当然我们可以指定路径所属体。
默认是全部体,结果如下:
把两条路径的体都选择吊耳,结果如下:
把两条路径的体都选择底板,结果如下:
如果两条路径的体都包含吊耳+底板,应该怎么办呢?当然有办法,几何切分改一改便好。
切分如下,便可实现两条路径的体都能包含吊耳+底板。
沿着吊耳厚度方向,网格分别是三层、四层、五层、六层。对比应力分类结果如下:
可以很明显的看出,应力分类结果和厚度方向的层数基本无关。换言之,分类结果对厚度方向是稳定的。
绝大多数人到此,以为万事大吉,其实这里面有陷阱,细心的读者联想到前作的四面体网格的结果就会发现,分类结果对厚度方向是稳定的,但对于另外两个方向是不稳定的。所以分类结果对网格尺寸并不真正稳定。
在厚度保持三层网格的基础上,细化另外两个方向的网格尺寸,对比应力分类结果如下:
可以很明显的看出,应力分类结果对其它两个方向是不稳定的。所以应力分类结果不稳定。
想一想,我们为什么要做应力分类,至少满足两个条件:
1)线弹性分析;
2)某位置的总应力超过许用应力;
分类出来的薄膜应力,薄膜应力+弯曲应力有什么特点,至少两个:
1)比总应力小;
2)对网格尺寸不敏感;
对于吊耳根部来说,线弹性分析,总应力超过许用应力都可以满足。但分类后的应力只对厚度方向的网格尺寸不敏感。所以应力分类在这里不能用。为什么不能用?本号前作已经说了:
1)理论上来说,应力分类不是一个力学通用概念,是壳面承压场景下特有的概念,和壳体的应力分布规律有关。如果不符合壳面承压场景,应力分类方法不适合也很正常。
2)在本案例中,吊耳根部的路径对于吊耳是板厚方向,但对于底板来说不是板厚方向,这也是导致不适合的原因之一。
对我的付费学员和广大读者,进行应力分类,我给出额外的建议:
1)线弹性分析;
2)某位置的总应力超过许用应力;
3)先判断是否属于典型承压工况?
4)路径对左右上下来说是不是都是厚度方向?
最后,广大读者给我留言,说这种问题不需要仿真,我完全同意!传统公式法一般属于名义应力法,经过了多年实践证明了可靠性。
本文展示的是一种仿真方法和现象。对复杂结构,传统公式法用不了的时候,就可以用仿真方法,此时做应力分类的时候要注意了,不可以滥用!