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有限元分析中的應力(留存版)

2025-08-08 02:08上一頁面

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【正文】 個斜十字交叉的簡易桁架模型左端兩個孔完全約束,右邊兩個吊耳孔分別受到向下和左/右方向的力(大小任意)。我們并不好感知或者測量應力,但力(force)是實實在在的,我們可以很好的感知和測量。學過材料力學的應該知道還有一種應力是主應力(principle stress),主應力是矢量,某些情況下也是非常有用的,那么他們之間有什么區(qū)別? 雖然在有限元分析中我們常常會用到軟件后處理程序得出的應力值(stress),但其實應力有很多值得我們研究的地方。為什么無限小呢?因為由于無限小,小到物體內部力是均勻的,沒有應力變化,只有一種應力狀態(tài)。 下圖所示為拉伸主應力占主導的區(qū)域,沒有顯示應力云圖的區(qū)域是因為拉伸主應力太小或者受到壓縮應力,我們把它過濾掉不顯示出來。 通過繪制最大/最小主應力等高線云圖和向量云圖,能使我們更好的了解到物體內部的應力流場分布,清晰的了解到最糟糕的拉伸/壓縮/剪應力區(qū)域。你必須努力,當有一天驀然回首時,你的回憶里才會多一些色彩斑斕,少一些蒼白無力。 綜上,在有限元分析的后處理中,我們通常關注這三種力:笛卡爾應力(Cartesian stresses),主應力(principal stresses)和馮米斯應力(von Mises stress),我們之所以綜合探究他們,是因為這樣可以使我們對分析對象的受力有一個更清晰的圖景,可以使我們更好的做出判斷。但是由于是標量,我們并不能從中知道哪些地方是受到拉伸應力,而哪些地方受到壓縮應力,我們也不知道某些區(qū)域到底是主應力占主導,還是剪應力占主導,而這些細節(jié)往往在某些分析類型中是必不可少的。 整體的Von Mises應力狀態(tài)如下圖所示,一般情況下軟件都默認得到這個應力云圖,我們看看最大的受力區(qū)域和值就可以了,但今天我們不關注這個,我們更關注力在不同區(qū)域,不同方向的不同形式,von mises是標量,沒有方向,得出的數值也沒有正負,得不到這些細節(jié)信息。什么是應力? 如果我們把作用
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