圓軸倒角彎曲變形應(yīng)力集中系數(shù)的ANSYS算例驗(yàn)證

2017-08-23 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

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建立軸對(duì)稱面,對(duì)軸對(duì)稱面劃分面單元,單元尺寸為10mm,對(duì)圓角處再進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化。然后繞中心軸旋轉(zhuǎn)成實(shí)體單元。采用綁定自由度的方式實(shí)現(xiàn)彎矩的施加。

體網(wǎng)格的形成:

(1)在建完面,劃分面網(wǎng)格之后,MainMenu> Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Elem Ext Opts,設(shè)置擠出選項(xiàng)。

(2)Main Menu>Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude> Areas> About Axis,選擇要旋轉(zhuǎn)的面,在選擇中心軸的兩個(gè)端點(diǎn),旋轉(zhuǎn)出體。

具體步驟見(jiàn)圓角過(guò)渡臺(tái)肩的扭轉(zhuǎn)ANSYS算例驗(yàn)證,不同的是扭矩約束的是角自由度ROTY,而本例彎曲約束的是角自由度ROTZ。

Y方向最大應(yīng)力為144.92MPa,發(fā)生在臺(tái)肩圓角過(guò)渡處,根據(jù)參考文獻(xiàn)的擬合公式,見(jiàn)下圖,算出應(yīng)力集中系數(shù)為1.450,解析解為1.475,結(jié)果誤差為1.7%,結(jié)果吻合很好。

根據(jù)下圖可知,當(dāng)圓角半徑與小軸直徑的比值改變時(shí),應(yīng)力集中系數(shù)會(huì)有相應(yīng)的變化規(guī)律,本例通過(guò)改變圓角半徑,得出不同的應(yīng)力值與應(yīng)力集中系數(shù),具體數(shù)值如下表所示。

“Peterson's stress concentration factors” Second edition, by W.D. Pilkey。

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