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小倒角大應力---用實例告訴你小倒角的威力

結構設計中不可避免的會遇到應力集中問題,多數時候采用倒角的方式避免局部尖角帶來的應力集中,即便如此,倒角處依舊是高應力區,今天,小編利用一個案例帶你重新認識“小小的倒角”。

如下圖所示某T型接頭的過渡圓角處存在應力集中,實際應用過程中發現過渡圓角的半徑如果不按設計尺寸執行可能出現斷裂,需校核該處圓角半徑對應力的影響。本文主要通過R1R5R10R20的四種情況進行結果對比。

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一、網格模型及材料

根據模型及載荷工況特點,建立四分之一模型,網格采用六面體單元,為捕捉圓角處應力梯度,在該區域進行網格細化,R10模型如下圖所示:

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材料按線彈性本構校核,E212GPa,泊松比0.28

二、載荷邊界

模型的剖分面上分別設置沿y和沿z方向的對稱邊界,結構環形面(與其他工件接觸的環形面)固定,在另一端面(桿的端面)施加1000ton的載荷。

四分之一模型所以加載為250ton,并利用mpc在端面完成加載。

三、分析結果

應力最大值均出現在過渡圓角處,下面分別給出R1R5R10R20Mises等效應力云圖。

1、過渡圓角R1

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2、過渡圓角R5

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3、過渡圓角R10

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4、過渡圓角R20

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四、結論

通過計算可知,過渡圓角半徑對該工況最大應力影響明顯,線彈性分析,最大應力結果如下表所示:

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以上計算為線彈性分析,最大應力值偏高,因為實際工程中材料一旦屈服會發生應力重分布等其他物理現象,最大應力會比線彈性模型計算的低。若想獲得更準確的結果,以及是否斷裂等,可進一步進行彈塑性分析和斷裂分析。

不難看出,越小的倒角,應力也越大,“威力也越大”,結構設計和分析過程中應重視倒角的設計和簡化,尤其是仿真分析過程中的倒角是否保留或者倒直,其處理方式應該依據結構和工況確定,不可盲目處理。


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