有限元分析中应力奇异问题的处理
应力映射出现应力奇异点的原因
应力映射出现应力奇异点的原因应力映射指的是通过数值模拟或实验测试后得到的物体表面或内部的应力分布图像。
在进行应力映射时，经常会出现应力奇异点的现象，这是由于以下原因造成的。
一、几何形状的不对称性几何形状的不对称性是导致应力映射中出现应力奇异点的最常见原因之一。
由于在某些情况下，受力物体的结构形状并不完全对称。
在这种情况下，即使受力相同，由于结构形状的差异，应力分布也会产生显著的差异。
这样，即使是现代非线性有限元分析方法也不能完美地描述不对称结构的应力分布，这容易导致奇异点的产生。
二、过分的局部应力集中如果受力物体的结构形状是对称的，则如果产生应力集中，也可能会产生一个奇异点。
此时，由于在特定部位的应力过高，而周围应力的变化相对缓和。
这样高度集中的应力将集中到非常小的区域中，使这个区域内的应力达到很高的水平。
因此，这个点就成为奇异点。
三、材料的塑性特性材料的塑性特性也是产生应力奇异点的一个重要原因。
因为材料自身的变形性质不一样，通常会影响受力构件中的应力分布情况。
在一些情况下，材料的某些部位具有较高的塑性形变能力。
如果材料在这些部位被应力，可能还会导致应力分布不均匀，从而产生奇异点。
四、复杂的力学荷载应力映射中出现应力奇异点还可能与受力物体所承受的力学荷载类型有关。
例如，当受力构件存在复杂的体积力和表面载荷时，将产生复杂的应力分布，这些应力将交互作用，导致奇异点的出现。
综上所述，应力奇异点在应力映射中的出现是由于受力物体几何形状的不对称性、局部应力集中、材料的塑性特性以及复杂的力学荷载等多种因素共同作用的结果。
因此，在进行应力映射时，应仔细分析所有因素，以有效避免出现应力奇异点，保证得到准确的应力分布图像。
有关应力奇异的探讨
花了我一个上午,希望大家有所收获!工程中常见的问题!应力集中是在机械制造、航空航天、造船和建筑等工程应用领域中最常见的问题，指构件中应力分布不均在局部增高的现象。
开有圆孔或切口的板条受拉时，在圆孔或切口附近的局部区域，应力将急剧增加，但在离开圆孔或切口稍远处，应力就迅速降低而趋于均匀。
这种因杆件外形突然变化，而引起局部应力急剧增大的现象称为应力集中。
各种材料对应力集中的敏感程度不同。
用塑性材料制成的零件在静载荷作用下，可以不考虑应力集中的影响。
（塑性材料有屈服阶段，当局部应力达到屈服极限时，该处材料可继续增长，而应力确不增加。
如果外力继续增加，增加的力就有截面上尚未达到屈服极限的材料来承担，使截面上其他点的应力相继达到屈服极限。
应力不均匀程度大大降低，也限制了最大应力值）脆性材料没有屈服阶段，一直领先，首先达到强度极限，产生断裂。
所以要考虑应力集中对零件承载能力的削弱。
但是零件承受周期性载荷或冲击载荷时，不论塑性材料还是脆性材料，应力集中对零件都会产生严重的影响。
（以上内容来自材料力学）继续:高人的见解：应力集中是指的在某一个区域内应力梯度较大，如果网格稀疏的话，就不会捕捉到梯度变化较大的应力。
有应力集中未必会是应力奇异。
比如二维平面单元中间开有园孔，另一端受拉伸集度载荷，这样园孔处有两部分会发生应力集中。
但是应力并不是无穷，即不存在应力奇异。
但是应力奇异的地方一定存在应力集中。
应力奇异是modelling过程造成的。
我们知道实际问题中，奇异点处的应力不可能是无穷的。
应力奇异可以来自与很多因素，比如荷载，边界条件，边界的光滑性，材料系数的光滑性，等等。
奇异点的存在导致有限元解的收敛速度很慢，尤其对于均匀划分的网格。
有兴趣的可以试一下L形的平面问题，检查一下均匀划分网格情况下应变能的变化。
使用局部细化或hp方法的原因是因为这两种方法能使有限元解较快的收敛。
但是注意应力奇异点是不能够消除的。
你的模型固定了，你的奇异点也固定了，通过计算是消除不掉的，计算是一个用估计解逼近一个真实解（精确解），精确解本身带有奇异点，怎么能够消除呢？所以尝试消除应力奇异点的做法是错误的。
workbench应力奇异点 子模型法
workbench应力奇异点子模型法摘要：1.引言2.workbench 简介3.应力奇异点的概念4.子模型法的原理5.子模型法在workbench 中的应用6.结论正文：1.引言在工程领域中，有限元分析是一种重要的数值模拟方法，用于解决复杂的三维应力、应变和温度分布问题。
然而，在某些情况下，传统的有限元方法可能无法有效地捕捉结构中的应力奇异点。
为了解决这一问题，本文将介绍一种基于子模型法的workbench 应力奇异点分析方法。
2.workbench 简介workbench 是一款强大的有限元分析软件，用户可以通过其友好的界面轻松地建立、分析和可视化有限元模型。
workbench 提供了丰富的分析功能，包括线性和非线性结构分析、热传导分析、热膨胀分析等。
3.应力奇异点的概念应力奇异点是指在结构中应力分布出现极值或不连续的点。
在实际工程中，应力奇异点通常与结构的薄弱环节、疲劳破坏和失效模式等现象密切相关。
因此，准确地识别和分析应力奇异点对于评估结构的安全性和可靠性具有重要意义。
4.子模型法的原理子模型法是一种基于有限元分析的应力奇异点识别方法。
其主要思想是将结构划分为多个子区域，然后在每个子区域内进行应力分析。
通过比较不同子区域之间的应力响应，可以确定应力奇异点的位置和分布。
子模型法的优点在于它能够有效地降低计算复杂度，提高分析效率。
5.子模型法在workbench 中的应用在workbench 中，用户可以利用子模型法进行应力奇异点分析。
具体操作步骤如下：a) 建立有限元模型：首先，用户需要创建一个包含结构的几何模型，并为其定义材料属性。
b) 划分子模型：接下来，用户需要将结构划分为多个子区域，以便在每个子区域内进行应力分析。
c) 设定边界条件：为了进行有限元分析，用户需要为模型定义边界条件，包括固定约束、转动约束和加载条件等。
d) 运行分析：在完成模型设置后，用户可以启动分析作业，workbench 将自动计算每个子区域内的应力分布。
有限元在游乐设施计算中的应用-应力集中与应力奇异 (优选.)
有限元在游乐设施中的应用二、应力集中与应力奇异笔者按：本人从读研究生时，开始接触有限元分析工作，距今已有十余年，同时还是仿真论坛版块的版主，写篇文章，表达下对有限元在工程项目中应用的个人理解。
欢迎众亲提出不同看法或讨论。
1 有限元的概念有限元，即 Finite Element ，是一种思维。
这种思维非常重要，是数学中极限、逼近和近似的完美应用。
我们说，理工科可以帮助理解这个世界构成的实质，有限元正是一个很好的代表。
它的意思是将一个未知的场量（比如一个物体的变形、温度、压力、应力、流速、磁场）进行有限个单元细分，然后对每个单元使用同一种近似准测（比如对位移进行某种方式的近似插值）。
在一个细小单元内，未知量的近似是有理有据、即这样做是能接近真实值的，所以，当把这个单元尽量缩小，对整个物体分成尽量多的有限（虽不是无限，但仍需很多）个单元时，通过边界控制即能求解出真实的未知场量分布。
一个结构，只要知道了它的边界（即约束方式）和受力，即可求出整体结构应力分布。
看似复杂的世界，竟可通过一处的值和边界就可确定它其中的所有量！是不是很神奇和不可思议？世界的本质就是这个简单和完美。
而这一切的完美，都来源于数学。
而这种完美和规则，究竟是不是注定？我们不得而知，这就是哲学家的问题了。
不管项目多复杂，有限元分析都是从几何模型开始的，在用数值近似方法，将模型离散化，也就是划分网格，即将几何体剖分成相对小且形状简单的实体，称为单元。
最后利用求解器把单个单元的简单解总合成对整个模型的近似解，最后得到期望的结果（变形或应力）。
2 T 型对接板计算算例为了说明应力集中和应力奇异的区别，下面利用一个例子简单说明。
两块板一个T 型对接焊缝，两块板的尺寸如图1所示，竖直的板固定，水平板板端部受到1000N 的向下压力， 产生的弯矩：1000100100000M FL Nmm ==⨯=。
先按照材料力学的知识进行求解，矩形截面的抗弯截面系数：223501083366bh W mm ⨯===受压件的最大应力：100000120833M MPa W σ===由于是全熔透焊缝，两块板可以合为一体进行仿真计算，载荷与约束如图2所示。
ansys workbench下固支端应力奇异的四种消除方法
ansys workbench下固支端应力奇异的四种消除方法在ANSYS Workbench下，固支端应力奇异是有限元分析中常见的问题。
应力奇异通常出现在刚性约束或尖角处，是应力集中的最极端现象。
在分析时，应特别注意这些位置，例如L型直角支架的直角处。
以下是固支端应力奇异的四种消除方法：
1. 对模型进行修正：检查模型是否存在尖角或刚性约束，这些位置最可能出现应力奇异。
如有，可以通过圆滑这些区域来减小应力奇异的影响。
2. 使用更精细的网格：细化模型在固支端的网格，有助于更准确地捕捉到应力分布，从而减小应力奇异的影响。
3. 采用合适的材料属性：确保所使用的材料属性与实际情况相符。
如果材料存在各向异性或非线性，需要特别注意其可能对固支端应力奇异的影响。
4. 引入适当的约束条件：在某些情况下，适当的约束条件可以有效地改善固支端的应力分布，从而减小或消除应力奇异。
请注意，这些方法并不能完全消除应力奇异，但在多数情况下可以显著减小其影响。
此外，对于实际工程问题，更深入的研究和更精确的模型可能更加必要。
有限元分析中应力奇异问题的处理
有限元分析中应力奇异问题的处理
王鑫;戚其松
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】利用大型有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL ，建立了简单的L型箱型构件的有限元模型，对模型进行静强度分析，旨在研究有限元分析中的应力奇异问题，并提出了改变加载约束位置和改变模型连接处连接方式两种方法解决应力奇异的问题。
【总页数】3页(P61-63)
【作者】王鑫;戚其松
【作者单位】太原理工大学机械工程学院，山西太原 030024; 山西机电职业技术学院机械工程系，山西长治 046011;太原科技大学机械工程学院，山西太原030024
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7
【相关文献】
1.刚塑性有限元分析中金属流动速度奇异处的处理 [J], 张卫刚;王学文
2.SolidWorks Simulation有限元分析中应力奇异问题的研究 [J], 刘三勇;黄才英
3.有限元分析中的应力后处理问题 [J], 周本宽
4.有限单元法分析中应力奇异问题的研究 [J], 罗吉安;周星越
5.应力奇异问题自适应有限元分析初探 [J], 邓建辉;葛修润;熊文林
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
奇异点的真实应力值
奇异点的真实应力值在进行奇异点的真实应力计算时，我们通常会在应力集中的位置加密网格来看该处的应力是否有变化，若应力变化较大，则认为计算结果没有收敛。
我们需要继续加密网格再次求解，直到应力不再随网格数量的增加而变化。
但是有的时候，在逐渐加密网格的时候，我们会发现应力会一直增加。
这时候，我们需要注意应力集中的位置是否出现了应力奇异。
应力奇异是受力体由于几何关系，在求解应力函数的时候出现应力无穷大的情况。
在实际情况下，任何物体都是有一定的强度的，因此不会出现应力无穷大的现象。
因此，应力奇异是不符合实际的，我们不能够使用一个奇异的应力值去评定零件的强度。
我们在计算的时候要能够判断应力集中位置是否出现了应力奇异现象，如果出现了要如何去解决。
一般在有限元计算中，应力奇异通常会出现在几何不连续的位置，如没有圆角过渡的拐角处，受力的边缘等。
下面通过一个简单的阶梯轴案例来说明应力奇异的现象与它的处理方式背景阶梯轴两端受向下的300KN的力，轴上两端黄色线上添加远端位移约束，计算得到的阶梯轴的连接处有应力集中，中间位置的应力为157Mpa，与理论计算结果误差在5%以内，但是在阶梯轴连接处应力有250Mpa网格独立性检验加密三次，网格数量依次增加，最大应力也跟着增加，差异竟达到30%，这说明应力结果不收敛。
原因是在阶梯轴连接处出现应力奇异。
解决方案阶梯轴连接处的应力奇异是因为没有圆角过渡，在有限元计算中几何模型不连续，计算结果发散。
在现实情况下是不会有绝对的直角的，而且一般在结构设计的时候为了减小应力集中会在拐弯处或是阶梯连接处添加圆角。
因此在有限元分析中如果遇到了应力集中现象，采取的方法通常有两种：方法1：对于不关心圆角处区域的应力时，可以在后处理时使用应力结果线性化工具来过滤掉应力奇异点，得到整个截面上的一个平均化的应力结果。
在阶梯面上添加一个路径，通过命令Construction添加线性化应力，这是可以看到最大的应力为173Mpa,与理论计算结果181Mpa 偏差较小应力线性化结果。
ANSYS子模型分析技术在处理应力集中时的应用
92 《工程与建设》 2006 年第 20 卷第 2 期
夏 伟, 等: ANSYS 子模型分析技术在处理应力集中时的应用
研 究与探索 Y A N JI UY U TA N SU O
效, 分析模型中可以包括其它的单元( 例如作为加劲 杆的梁单元) , 但切割的边界只能经过实体单元或壳 单元。
( 2) 由于子模型分析技术是基于圣维南原理的, 这就要求切割边界应该远离应力集中区域, 故在计算 结束后应予以验证。这可以通过比较切割边界上的 结果与粗糙模型相应位置的结 果是否一致来 检验。 假如结果符合良好, 则证 明切割边界的选取 是正确 的, 否则就要重新选择更远一些的切割边界并重新生 成和计算子模型。
( 1) 子模型分析技术只对实体单元与壳单元有
收稿日期: 2005-08-07 作者简介: 夏 伟( 1982- ) , 男, 安徽庐江人, 合肥工业大学硕士生;
胡 成( 1965- ) , 男, 安徽休宁人, 合肥工业大学副教授; 瞿尔仁( 1940- ) , 男, 安徽天长人, 合肥工业大学教授.
1 子模型
1. 1 子模型分析技术 子模型分析技术又称为切割边界位移法或特定
边界位移法[ 1, 2] 。切割的边界 就是子模型从 整个较 粗糙的原模型中分割开的边界, 整体模型切割边界的 计算位移值即为子模型的位移边界条件。子模型分 析技术是基于圣维南原理的, 即实际分布载荷如果被 等效载荷代替以后, 应力和应变只会在载荷施加的位 置附近有改变。
高了对计算机的要求以及需要更多的处理时间。该文对 A N SY S 子模型分析技术进行了简要的介绍, 并应用子模型分析技术对一 外贴钢板加固 R C 梁的粘结应力进行了分析。
关键词: 子模型分析技术; 加固; 应力集中
workbench应力奇异点 子模型法
Workbench 应力奇异点子模型法1. 引言在工程力学中，应力奇异点是指在某些特定情况下，应力分布发生无穷大或无穷小的现象。
应力奇异点的研究对于工程设计和结构分析具有重要意义，可以帮助工程师理解和预测结构的行为。
Workbench 是一种常用的有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种结构的应力和变形。
本文将介绍如何使用 Workbench 中的子模型法来研究应力奇异点。
2. 子模型法概述子模型法是一种用于分析结构中应力奇异点的方法。
它通过将结构划分为多个子模型，分别进行有限元分析，然后将分析结果进行组合，得到整个结构的应力分布。
子模型法的优点是可以将复杂的结构问题简化为多个相对简单的子模型问题，从而提高计算效率。
在 Workbench 中，可以使用 Submodeling 工具来实现子模型法。
Submodeling 工具可以将结构划分为多个子模型，并在每个子模型中进行有限元分析。
然后，可以将子模型的结果作为加载条件应用到整个结构中，从而得到完整的应力分布。
3. 子模型法的步骤使用 Workbench 进行子模型法分析的步骤如下：3.1 创建主模型首先，需要创建主模型。
主模型是整个结构的初始模型，在其中进行初始的有限元分析。
3.2 确定应力奇异点位置根据具体问题，需要确定应力奇异点的位置。
应力奇异点通常出现在结构的特定区域，如尖角、切割边缘等。
3.3 创建子模型根据确定的应力奇异点位置，可以创建子模型。
子模型是主模型的一部分，用于详细分析应力奇异点附近的区域。
3.4 在子模型中进行有限元分析在子模型中，可以进行详细的有限元分析。
可以选择合适的网格划分、材料属性和加载条件，以及其他分析参数。
通过对子模型的分析，可以得到应力奇异点附近的应力分布情况。
3.5 提取子模型结果完成子模型的分析后，可以提取子模型的结果。
可以选择提取应力、应变等关键结果，以便后续使用。
3.6 创建主模型加载条件将子模型的结果作为加载条件应用到主模型中。
workbench应力奇异点 子模型法
workbench应力奇异点子模型法摘要：一、引言二、Workbench简介1.软件背景2.功能概述三、应力奇异点概述1.定义及意义2.检测方法四、子模型法概述1.子模型概念2.子模型法在工程应用中的优势五、Workbench中应力奇异点与子模型法的结合1.操作步骤2.实例分析3.结果验证六、结论与展望正文：一、引言随着现代工程技术的不断发展，对结构安全性能的要求越来越高，工程师们需要更加精确地预测和分析结构在不同载荷下的应力分布。
有限元分析软件如Workbench成为了工程界广泛应用的工具。
本文将介绍如何利用Workbench对结构进行应力分析，并重点讲述应力奇异点与子模型法的结合应用。
二、Workbench简介1.软件背景Workbench是ANSYS公司开发的一款有限元分析软件，具有强大的求解器、前处理和后处理功能。
在全球范围内，Workbench被广泛应用于各种工程领域，如航空航天、汽车制造、建筑结构等。
2.功能概述Workbench主要包括以下几个模块：Geometry、Meshing、Loads、Solutions、Visualization等。
用户可以利用这些模块完成从模型创建、网格划分、加载求解到结果可视化的整个分析过程。
三、应力奇异点概述1.定义及意义应力奇异点是指在某一特定位置，由于边界条件或载荷引起的应力分布发生急剧变化的现象。
在实际工程中，应力奇异点往往容易导致结构的疲劳损伤和失效。
因此，准确检测和分析应力奇异点对结构安全性能评估具有重要意义。
2.检测方法常用的应力奇异点检测方法有：数值法、试验法、现场检测等。
其中，数值法具有较高的精度，适用于各种复杂结构的应力分析。
四、子模型法概述1.子模型概念子模型法是指在原模型基础上，对某一局部区域进行细化分析的方法。
通过子模型法，可以更精确地捕捉到应力奇异点等细节信息，从而提高分析结果的可靠性。
2.子模型法在工程应用中的优势子模型法具有以下优势：（1）提高分析精度：子模型法可以针对局部区域进行精细化分析，有效捕捉应力奇异点等关键信息。
ansys综合心得
ansys综合心得第一篇：ansys综合心得材料单元的选择以及个材料的弹性模量和杨氏模量的选择？起因是，最近老有人问我一些，论坛上自己的提问，和回答，而这些回答我现在却想不起来了；同时，工作中也经常遇到一些自己曾经解决了的问题，而再次遇到的时候，又忘记了因而，搜集了一些自己在论坛上的东西，整理一下，希望同仁兄台相互讨论，更益求精~！希望，各位朋友能就文中的不足提出意见更希望，各位朋友能拿出自己的心得体会，共同交流，共同进步希望，更多的朋友能提出建议分享个人的一些经验，或者就一些问题讨论！一、求解分析（结构分析）（一）求解设置（二）边界条件λ 对称与反对称边界条件——实体和单元1）针对对称边界条件下实体结构的分析，可利用ANSYS对称边界条件设置，求解半个或者1/4实体结构，将所得结果对称/循环，得到整体结果分析；2）针对反对称边界条件下实体结构的分析，可利用ANSYS反对称边界条件设置，求解半个实体结构，将所得结果按180度CYCLIC循环对称定义，注意反对称要求如下因素亦满足反对称条件：材料、约束方程、载荷、外形。
λ 位移边界条件——实体和单元1.位移约束与强制位移位移约束（displacement constraint）是在节点、或关键点（自由点）上施加某种条件以限制其沿某一自由度方向的运动强制位移（enforced displacement）是在约束点（节点或关键点）上施加某种条件以促使其沿某一自由度方向运动。
2.限制刚体位移问题一：分析中有时会遇到这样一种情况：即外加载荷是整体平衡的，从理论上来说不会引起刚体位移，只会引起结构变形。
但在进行静力分析时，如果不施加任何约束却会由于刚度矩阵的奇异无法计算，这是怎么回事？这种情况下约束应该如何施加？答1：这种情况叫做Pure Neumann boundary value problem。
这种情况下所得到的位移都是相对位移加上一个常数，常数即为刚体位移。
有限元应力分析
6
3
6
8
6
4
二、有限元基本思想
有限元形函数的特点： 每个结点对应一个形函数。 本结点处为 1，其他结点处为 0 相邻单元界面上位移必须连续。
二、有限元基本思想
3、满足最小势能原理（或虚位移原理） 导出以结点位移为未知量的线性代数方程组。
。
单元内任意点处各形函数之和等于 1。
Π=∫
V
1 T ε D ε dV − ∫ uT f dV − ∫ uT T dS V Sσ 2
二、有限元基本思想
简例：一维曲线的折线离散化
二、有限元基本思想
1、离散化：将连续体离散为有限单元
结点、单元
当分段越来越小时，逼近真实曲线。
结点相互连结，位移相同。
2005年8月28日11
4结点 四边形 8结点 四边形 面单元 3结点 三角形 6结点 三角形 六面体 单元 实体 单元 五面体 单元 四面体 单元
∂Π =0 ∂a
Ka = P
高斯积分
结点位移矢量 刚度矩阵，单元刚度，刚度集成 载荷矩阵。集中力、分布力、体积力 加位移约束
2005年8月28日11
二、有限元基本思想
4、求解线性代数方程组得到结点位移。
充分发挥计算机的特长。 存储量小、计算速度快。
三、有限元建模
● 有限元软件功能越来越强大、越来越“傻瓜化” ● 有限元软件有三大部分： 前处理： 建立有限元模型。 简化、分元、边界条件、材料特性 图形界面下交互模，接 CAD软件，自动分元 有限元分析：求解位移、应力等结果 后处理：变形图、云纹图、动画演示 ● 用户的首要任务是： 输入正确的初始数据，即建立合理的计算模型， 才能得到正确的输出结果。
三、有限元建模
基于solidworks带孔平板的有限元分析
基于solidworks 带孔平板的有限元分析1、题目要求计算分析如下模型：已知： cm50cm 5cm 100/7.23.0/2100001/100322距都为，内孔距左边距和下边，内孔模型长宽都为======R cm g cm N E cmt cm N p ρμ2、解题过程解题思路对基础的平板进行分析 通过网格控制进行分析 对1/4平板进行分析对平板的应力奇异性进行思考讨论1）首先在solidworks 中对材质进行编辑2）、在solidwroks中的simlulation中新建算例‘plate-初次’3）、在夹具中选择固定几何体如下图所示：4）、在外部载荷中选取压力5）、生成网络6）运算求解结果如下对于上述模型局部进行优化新建算例‘plate-分割线’重复上述操作进行网格控制：对分割线的表面进行网格控制已达到较好的分析其中单元大小0.9mm比率取1.1控制结果为：再次进行运算求解：新建算例‘plate-分割线-四分之一’模型如下：重复上述操作：计算求解：应力奇异性的分析：这里选取进行网格控制的应力奇异性进行讨论：应力（N/cm^2）306.3746 308.2766 308.4553 308.7128 308.4333 309.483603相对误差平均值0.2344%可以发现应力基本保持不变，不会随着网格控制的细化发生巨大变化，因此带孔平板不具有应力奇异性。
3、新的体会和学到的知识通过带孔平板的有限元分析，对于有限元分析的前期工作有了很深刻的了解，同时对于前期对称处理模型以便简化。
最主要的是了解到应力奇异性与应力集中式两个概念。
应力奇异性会随着网格的细化，应力发生急剧变化。
而应力集中则不然。
应力奇异一定应力集中，但是应力集中不一定应力奇异。
绑定连接应力奇异处理方法
绑定连接应力奇异处理方法
绑定连接应力奇异是工程领域中常见的问题，特别是在复合材料、航空航天和机械工程等领域。
当两个物体通过绑定连接在一起时，如果连接的应力过大或过小，都可能导致连接失效或产生其他问题。
因此，对连接应力的奇异处理显得尤为重要。
对于连接应力的奇异处理，一般采用以下几种方法：
优化设计：在设计阶段，对连接部位进行优化设计，以减少应力的集中。
例如，采用逐渐过渡的设计，避免应力集中的锐角或突然改变的形状。
材料选择：选择适当的材料，特别是对于复合材料等，需要考虑其力学性能和粘接强度。
合适的材料可以降低连接应力，提高连接的可靠性。
增强结构：在关键部位增加加强筋、支撑结构或增加厚度，以分散和减小连接应力。
这有助于提高结构强度和耐久性。
有限元分析：利用有限元分析软件对连接结构进行模拟分析，预测其应力分布和大小。
通过调整设计参数，优化连接结构，降低奇异应力。
疲劳寿命评估：对连接部位进行疲劳寿命评估，了解其在循环载荷下的性能。
这有助于识别可能发生疲劳破坏的区域，并采取措施延长其使用寿命。
实验测试：进行实验测试以验证设计的有效性和模拟结果的准确性。
通过实验可以获取实际连接应力的数据，并与理论分析进行比较和修正。
维护与修复：定期对连接部位进行检查和维护，及时发现并修复潜在的问题。
这有助于延长连接的使用寿命，确保其安全可靠。
综上所述，处理连接应力的奇异问题需要综合考虑多种方法和技术。
通过优化设计、合理选择材料、增强结构、有限元分析、疲劳寿命评估、实验测试和维护修复等手段，可以有效降低连接应力的奇异性，提高结构的可靠性和安全性。
基于有限元法对裂纹尖端应力强度因子的计算
基于有限元法对裂纹尖端应力强度因子的计算杨巍;张宁;许良【摘要】基于ANSYS有限元软件通过相互作用积分法建立了求解三维穿透裂纹应力强度因子的有限元模型,将有限元法和解析法求得的应力强度因子进行比较验证了模型的准确性.研究了载荷、裂纹长度、试样宽度、厚度对裂纹尖端应力强度因子的影响,在对比结果的基础上分析了裂纹尖端应力强度因子的三维效应.结果表明:在不同条件下有限元模型都可以很好的模拟出应力强度因子的值,二维状态时应力强度因子的分布规律与三维状态时的分布规律有较大差异,出于安全的考虑不应忽略应力强度因子的三维效应,对三维应力强度因子的有限元求解有一定的指导意义.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2014(031)003【总页数】5页(P19-23)【关键词】相互作用积分方法;三维穿透裂纹;应力强度因子;ANSYS【作者】杨巍;张宁;许良【作者单位】中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司制造工程部,沈阳110136;沈阳航空航天大学机电工程学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学机电工程学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点实验室,沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】O346.1断裂是工程构件最危险的一种失效方式，尤其是脆性断裂，它是突然发生破坏，断裂前没有明显的征兆，这就常常引起灾难性的事故。
大量断裂事故分析中发现，断裂皆与结构中存在缺陷或裂纹有关。
由缺陷或裂纹所引起的机械、结构的断裂失效,是工程中最重要、最常见的失效模式[1]。
传统强度理论是建立在假设材料无缺陷的基础上的,但工程实际中很多按传统强度理论设计的结构由于裂纹的产生和扩展,出现大量断裂失效。
为保证含裂纹构件的安全性和可靠性,必须预测裂纹的扩展速率和构件的断裂强度,在断裂力学的工程应用中,应力强度因子K是判断含裂纹结构的断裂和计算裂纹扩展速率的重要参数。
应力强度因子的计算方法有解析法、有限元法、边界元法、权函数法等[2]。
有限元计算中的应力奇异问题及处理方法
有限元计算是一种工程分析方法，通过将结构分解成有限数量的单元来模拟真实世界中的复杂力学问题。
然而，在进行有限元计算时，经常会遇到应力奇异问题，这些问题可能导致计算结果的不准确性，甚至使计算无法进行。
应力奇异问题的处理方法成为了有限元分析领域的研究热点之一。
1. 应力奇异问题的定义在材料断裂、尖端裂纹和拐角处, 应力分布可能会出现奇异现象，即应力分布在这些区域内呈现出无穷大或者非常大的数值。
这会导致有限元计算结果的不稳定性和不准确性，甚至使得计算无法进行。
这种问题被称为应力奇异问题。
2. 应力奇异问题的成因应力奇异问题主要由于在一些特殊的几何形状和加载条件下，应力场出现了不连续或非平滑的情况。
这些情况可能导致有限元网格的局部失效，从而导致计算结果的不准确。
3. 应力奇异问题的处理方法为了解决应力奇异问题，研究者们提出了许多方法和技术，下面将介绍其中一些常见的处理方法：3.1. 增加细分网格一种常见的处理方法是通过增加细分网格的方式来解决应力奇异问题。
通过增加网格的密度，在奇异点附近产生更多的节点，从而使得计算更加准确。
但是这种方法会增加计算的时间和成本，而且对于一些特定的几何形状，增加网格也可能无法完全解决应力奇异问题。
3.2. 使用特殊的单元为了解决应力奇异问题，研究者们还提出了许多特殊的有限元单元，例如奇异单元和局部加强单元。
这些单元能够更好地解决应力奇异问题，但是需要对计算模型进行特殊的网格剖分和单元选择，增加了计算的复杂性。
3.3. 基于本构模型的修正另一种常见的处理方法是通过对材料的本构模型进行修正来解决应力奇异问题。
通过引入合适的材料参数，可以使得应力场在奇异点处趋于有限值，从而避免了奇异问题的出现。
然而，这种方法需要对材料的本构行为进行深入的研究和分析，通常需要大量的试验数据和理论模型的支撑。
3.4. 基于数学理论的分析与计算最近，一些研究者还尝试通过数学理论和解析计算的方法来解决应力奇异问题。
基于ANSYS_Workbench_的发动机曲轴有限元分析
Modeling and Simulation 建模与仿真, 2023, 12(2), 1605-1611 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/mos https:///10.12677/mos.2023.122149基于ANSYS Workbench 的发动机曲轴有限元分析姚梦灿1，王笑含2，胡方旭11上海理工大学机械工程学院，上海 2上海航天设备总厂有限公司，上海收稿日期：2023年2月13日；录用日期：2023年3月23日；发布日期：2023年3月30日摘要本文对某型大功率V10发动机曲轴进行静力学分析。
首先在Pro/Engineer 中建立该发动机曲轴的三维模型，由于实际情况中，发动机曲轴始终在进行极为复杂的运动，所以对模型和受力受载荷简化，降低运算难度。
然后在ANSYS Workbench 中进行有限元分析，得到该发动机曲轴的应力和应变情况，最大应变为0.026187 mm ，最大应力为60.786 Mpa 。
最后我们得出该发动机的危险区域为连杆轴靠近曲拐处。
关键词发动机曲轴，ANSYS Workbench ，静力学分析Finite Element Analysis of Engine Crankshaft Based on ANSYS WorkbenchMengcan Yao 1, Xiaohan Wang 2, Fangxu Hu 11School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 2Shanghai Aerospace Equipment Manufacturer Co., Ltd., ShanghaiReceived: Feb. 13th , 2023; accepted: Mar. 23rd , 2023; published: Mar. 30th , 2023AbstractIn this paper, a static analysis of a certain type of high-power V10 engine crankshaft is carried out. First, establish a three-dimensional model of the engine crankshaft in Pro/Engineer. Since the en-gine crankshaft is always performing extremely complex movements in actual conditions, the model and the force and load are simplified to reduce the computational difficulty. Then perform姚梦灿 等finite element analysis in ANSYS Workbench to get the stress and strain of the engine crankshaft. The maximum strain is 0.026187 mm and the maximum stress is 60.786 Mpa. Finally, we conclude that the dangerous area of the engine is that the connecting rod shaft is close to the crank.KeywordsEngine Crankshaft, ANSYS Workbench, Statics AnalysisCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言发动机是一辆汽车的心脏，它负责将然后燃烧的内能转化为动能传输给汽车的其他部件，使得汽车能正常的运转[1] [2]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
应力 奇 异是 指有 限元 模 型 中由于 几何 构造 或载 荷 引起 的 弹性 理论计 算 应力值 无 限大 ［ １ 】 。导致 应力 结 果 发散 的原 因并不 是有 限元 模 型 本 身 的错误 ， 而 是 有 限 元模 型基 于 一个错 误 的数 学 模 型 ， 即根 据 弹 性 理 论 在
有 限元分 析 中应 力 奇 异 问题 的处 理
王 鑫 ，戚 其 松 。
（ １ ． 太原理工大学 机械工程学 院，山西 太原 治 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ；２ ． 山西 机 电 职 业技 术 学 院 机 械 工 程 系 ， 山 西 长 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ） ０ ４ ６ ０ １ １ ；３ ．太原科技 大学 机械工程学 院，山西 太原
第 ３期 （ 总第 １ ８ ４期 ）
２ ０ １ ４年 Ｏ ６月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥ ＥＲＩ ＮＧ ８ Ｌ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎ ｏ． ３
Ｊ ｕ ｎ ．
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ — ０ ０ ６ ｌ － Ｏ ３
又具有 膜 力 ， 可 以 承 受 平 面 内荷 载 和 法 向荷 载［ ３ 的 作 用 。采 用参 数 化 设 计 语 言 ＡＰ ＤＬ的 方 式 对 模 型 进
对 所建 模 型进行 参 数 设 置 及 计算 ， 逐 步对 模 型 进
行 网格 细 化 ， 分别 设 置 网格 密 度 为 ０ ． ０ ５ ， ０ ． ０ ２ ５ ， ０ ． ０ １
网格 密 度
Ｏ ． ０ ５ ０ ． ０ ２ ５ ０ ． ０ １
行 参数 化 处理 ， 并 采用 自底 向 上 的方 式 建 立 Ｌ型 箱 型 结构 ， 在 箱 型 构 件 长 臂 端 部 ４个 关 键 点 施 加 大 小 为 １ ０ ０ ０ Ｎ 的连 续 载 荷 ， 然 后 在 箱 型 构 件 短 臂 端 部 ４个 关 键点 施 加全 约束 （ 即 限制 了所 选 关 键 点 在 ６个 方 向 的所有 自由度 ） 。Ｌ型 构件 的参 数 化模 型见 图 １ ， 相 关
型 连 接 处 连 接 方 式 两 种 方 法 解 决 应 力 奇 异 的 问题 。
关 键 词 ：有 限元 ；ＡＮＳ Ｙ Ｓ ；应 力 奇 异
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
Ｆ Ｋ， １ ２ ， Ｆ Ｙ。 一１ ０ ０ ０ １ 在关键点 １ ２处 施 加 一 １ ０ ０ ０ Ｎ 的载 荷 Ｄ Ｋ， ３ … ， ０ ， ＡＩ Ｌ ！对关 键 点 ３ 施 加 全 约 束 ＤＫ， ４ … ， ０ ， ＡＩ Ｉ ！对关 键 点 ４施 加 全 约 束 ＤＫ， ５ … ， ０ ， ＡＬ Ｌ ！对关 键 点 ５ 施 加 全 约 束 ＤＫ， ６ … ， ０ ， ＡＬ Ｌ ！对 关 键 点 ６ 施 加 全 约 束
尖角 处 的应 力是 无 穷 大 的 。 由于 离 散 化 误 差 ， 有 限元 模 型并不 会 产生 无 穷 大 的应 力 结 果 ， 这 一 离 散 化 的误
差掩 盖 了建模 时 的错 误［ ２ ］ ， 应 力 奇 异 处 的应 力 值 不 是 我们 所需 要 的 ， 因此需 要对 此 进行 相应 的处 理 ， 以获 得
摘 要 ：利 用 大 型 有 限元 分析 软件 Ａ ＮＳ ＹＳ的参 数 化设 计 语 言 ＡＰ Ｄ Ｌ，建 立 了简 单 的 Ｌ 型 箱 型 构 件 的 有 限元 模 型 ， 对 模 型 进 行 静 强度 分析 ， 旨在 研 究 有 限元 分 析 中 的 应 力 奇 异 问题 ，并 提 出 了改 变 加 载 约 束 位 置 和 改 变模
的 ＡＰ Ｄ Ｌ加 载命令 如 下 ：
Ｆ Ｋ， ９ ， Ｆ Ｙ， 一１ ０ ０ ０ １在 关 键 点 ９处 施 加 ～１ ０ ０ ０ Ｎ 的 载 荷 Ｆ Ｋ， １ ０ ， Ｆ Ｙ， 一１ ０ ０ ０ １在 关 键 点 １ ０处 施 加 一 １ ０ ０ ０ Ｎ 的 载荷
并 分析 ， 记 录相应 的等效应 力 和变形 结果 并进 行 比较 ，
结 果见 表 １ 。原 始 模 型 在 网格 尺 寸 为 ０ ． ０ １ ｍｍ 时 的 应 力和 变形 云 图如 图 ２所 示 。
表 １ 原 始 模 型 在 不 同 网 格 密 度 下 对 应 的 分 析 结 果
需 要 的结 果 。本 文 采用 大 型 有 限元 分 析 软 件 ＡＮＳ Ｙ Ｓ
的 ＡＰ ＤＬ参 数化 设 计语 言 对 Ｌ型 箱 型 构件 模 型 进 行
结构 静强 度分 析 ， 根据 分析 结 果 ， 解 决应 力 奇异 问题 。 １ ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ参 数化 建模
图１ Ｌ型 构 件 的 参 数 化 模 型
２ 应 力 奇 异 产 生 的 原 因及 处 理 方 法
由于箱 型结构 在 受 载 时 不 仅 会 产 生 平 面 变形 ， 而 且还 会产 生 空 间弯 曲扭 转 的复 杂 变 形 ， 因此 在 建 模 时 采用 Ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ６ ３单元 进 行模 拟 。Ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ６ ３既具 有弯 曲 能力
Ｆ Ｋ， １ １ 点 １ １处 施 加 一 １ ０ ０ ０ Ｎ 的 载荷
等效应力（ ＭＰ ａ ）
２ ９ ． ９ ８ １ ． ８ ２ ７ ８
等效应变（ ｍｍ）
０ ． ６ ４ ７ ０ ． ６ ７ ６ Ｏ ． ６ ９ Ｏ
从 表 １的结 果 可 以看 出 ， 随着 网格 细 化程 度 的不
断加 深 ， 等效 应力 的变化 量分 别 为 １ ７ ３ ．５ ８ 和 ２ ３ ９ ． ８ ５ ． ｏ ４， 而等效 变 形 的 变化 量 仅 为 ４ ． ５ 和２ ． １ ９ ／ ５ ， 显 然等 效应 变 结果 随 着 网格 密 度 的不 断 细化 逐 渐 收