应力集中系数
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应力集中的利用与避免摘要应力集中是受力零件或构件在形状、尺寸急剧变化的局部出现应力显著增大的现象。
应力集中会引起脆性材料断裂;使物体产生疲劳裂纹,应力的最大值(峰值应力)与物体的几何形状和加载方式等因素有关。
通过电测法、光弹性法、有限元法以及边界元法等实验手段测出物体的应力集中。
在日常生产生活中,可以通过相应实验及计算实现应力集中的利用与避免。
关键词应力集中应力集中系数应力测量应力计算应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。
对于由脆性材料制成的构件,应力集中现象将一直保持到最大局部应力到达强度极限之前。
因此,在设计脆性材料构件时,应考虑应力集中的影响。
对于由塑性材料制成的构件,应力集中对其在静载荷作用下的强度则几乎无影响。
所以,在研究塑性材料构件的静强度问题时,通常不考虑应力集中的影响。
通过提高冶金质量、加工质量可有效减小应力集中。
小到零件制造(如齿轮加工)大到工程建设(如奥运会鸟巢建设)都要进行应力试验及计算。
如传动轴轴肩圆角、键槽、油孔和紧配合等部位,受力后均产生应力集中。
这些部位的峰值应力从集中点到邻近区的分布有明显的下降,呈现很高的应力梯度。
零件的早期失效常发生在应力集中的部位,因此了解和掌握应力集中问题,对于机械零件的合理设计和减少机械的早期失效有重要意义。
再如,划玻璃时把玻璃垫在桌边,就齐齐扳断,撕布时先剪一小口,就容易撕开;易拉罐开启部分的设计;桥梁设计,用ANSYS模拟钢筋混凝土梁两点对称加载,集中荷载如何布置才能避免应力集中造成混凝土过早破坏!等等,这些无一不涉及到集中应力。
弹性力学中的一类问题,应力在固体局部区域内显著增高的现象。
多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。
应力集中会引起脆性材料断裂;使物体产生疲劳裂纹。
在应力集中区域,应力的最大值(峰值应力)与物体的几何形状和加载方式等因素有关。
局部增高的应力值随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。
带孔平板的应力分布及应力集中系数的计算、问题重述计算带孔平板的应力分布及应力集中系数。
、模型的建立与计算性(Isotropic ,。
弹性模量、泊松比的设定均按照题目要求设定,以 N 、cm为标在ANSY 防建立模型,材料的设置属性如下分析类型为结构(structural ),材料为线弹性(Linear Elastic ),各向同准单位,实常数设置中设板厚为1采用solid 4 node 42 板单元,Element Behavior 设置为Plane strs w/thk。
Element behaviorEjctra stress outputExtra surface outputOKK3K5K6Cancel建立模型时先建立完整模型,分别用单元尺度为5cm左右的粗网格和单元尺度为2cm左右的细网格计算然后取四分之一模型计算比较精度,为了使粗细网格单元数与完整模型接近, /\ PLANE42 e ement type cationsT1CaicdOptions for PLANE42, Element Type Rer< NdElement caard system defined KIEsrtra displacement shapes K2Deniiry far Ms^rhl Number 1DFN5Asd Temperature Delete TerrperaiiLreA Mal^r al 1\」严士引1■HdDHelp I四分之一模型分别用单元尺度为2.5cm 左右的粗网格和单元尺度为1cm 左右的细 网格计算(1) 完整模型的计算①粗网格单元网格的划分及约束荷载的施加如图(单元尺度为5cm )AIMh«R 30 201414:19:23约束施加时在模型左侧边界所有节点上只施加 x 方向的约束,即令U X =0,在 左下角节点上施加x 、y 两个方向的约束,即 U=0、U Y =0o荷载施加在右侧边界上,大小为100对模型进行分析求解得到:Stress—-100-100单元应力云图(最大值256.408)可看出在孔周围有应力集中现象,其余地方应力分布较为均匀,孔上部出现 最大应力。