有限元计算结果的应力分类

有限元计算结果的应力分类清华大学航天航空学院陆明万一、引言分析 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 区分五类应力：一、引言应力分类的基本思想：（1）根据作用和性质：一次应力是平衡外部机械载荷所需要的，无自限性自限应力是满足变形协调所需要的，有自限性一、引言自限性：最重要、最易误解的概念（2）造成自限性的根本原因是变形协调条件进入塑性阶段后变形成主要控制参数要从变形的角度才能正确理解二次应力和自限性ASME：二次应力是由相邻部件的约束或结构自身约束引起的应力二次应力的基本特性是，它是自限的。局部屈服和小量变形可以使引起这种应力的条件得到满足。（1）是指应力导致的塑性变形有自限性换算后的名义应力有自限性一、引言（1）误解：理想塑性材料中应力值不超过屈服限一次应力也不超过；是材料特性而非自限性（2）误解：机械载荷引起的应力是随着载荷而增加的，没有自限性，都是一次应力由不连续性随着载荷增加而引起的机械载荷有一次应力准则的控制，不能无限增加。一、引言凡不能确定的都取偏小的安全系数，不能跳过一种偏保守的应力分类处理：如何分解出一次、二次、峰值应力有限元计算结果是总应力：二、峰值应力等效线性化处理是区分峰值应力的有效手段选择应力校核（分类）线通过插值计算校核线上的应力值二、峰值应力根据静力等效原理（合力、合力矩）线性化处理后得到：薄膜应力、弯曲应力、非线性应力非线性分布应力可以归入峰值应力薄膜和弯曲应力尚待判断二、峰值应力峰值应力两大特征：自限性、局部性自限性：ASME:“峰值应力的基本特性是：它不引起任何显著的变形，…它是一种导致疲劳裂纹或脆性断裂的可能原因”“不引起任何显著的变形”就是有高度的自限性“导致疲劳裂纹”是有自限性的循环塑性失效模式弹塑性力学中只要两种引起应力的导因：满足平衡－一次应力，满足协调－自限应力“局部结构不连续”是“整体结构不连续”的局部化二次应力－安定；峰值应力－疲劳丧失安定后才有疲劳破坏二、峰值应力自限性：是自平衡力系局部性：不超过壁厚的1/4二、峰值应力承压部件：校核线一般沿壁厚方向，热点例外一般情况：校核线应沿峰值应力衰减的方向查看中面云纹图二、峰值应力校核线取为：找峰值应力时校核线的选取：1）找峰值应力点3）裂纹前沿垂直方向近似椭圆的短轴方向2）找第一主应力作用面，画云纹图（1）沿裂纹扩展最短线方向（2）沿裂纹扩展方向分出峰值应力的目的是得到P+Q：取连接处壁厚最小的剖面，不一定通过峰值应力点三、应力云纹图应力云图直观显示了应力分布的大量信息有利于了解结构内部的受力状态合理选择校核线的位置和方向应力云图只显示了应力分布信息不能判断应力的性质（如自限性）应力云图和变形图是审核应力分析结果正确性的重要依据三、应力云纹图总体薄膜应力三、应力云纹图平盖弯曲应力三、应力云纹图弯曲热应力三、应力云纹图弯曲热应力三、应力云纹图管的整体弯曲应力三、应力云纹图局部薄膜加弯曲应力三、应力云纹图峰值应力三、应力云纹图峰值应力三、应力云纹图开孔接管弯曲应力三、应力云纹图厚壳接管三、应力云纹图厚壳接管四、一次结构法●一次结构法基本思想二次应力与总体结构不连续性有关与平衡外载无关解除相应约束，二次应力消失，出现结构不连续性若新结构还能承载消失的应力与平衡外载无关，为二次应力新结构内为一次（含二次）应力，称一次结构若结构中还有高应力，继续约束解除若新结构成可动机构解约前的结构为最终的一次结构类似于超静定结构计算●进一步的思考约束分类：基本约束、多余约束有利约束、不利约束基本约束必须保留，否则成可动机构有利约束保留，相应的应力归入一次应力四、一次结构法四、一次结构法●进一步的思考一次结构可能有多种：正如材料力学中超静定问题可能有多种静定基可以根据工程实际情况选择最优 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 四、一次结构法●进一步的思考取一次结构注意事项：必须满足平衡条件不能人为地增加约束不能成可动机构由原始结构解除不利约束、能承受外载的简化结构一次结构定义一次结构中的应力都属于一次应力原始结构也可作为一次结构四、一次结构法●一次结构法的实施步骤（1）确定薄膜加弯曲应力最大值及其位置四、一次结构法●一次结构法的实施步骤（2）解除导致该最大应力的约束1）将截面切断，不连续处两侧结构完全独立变成两个独立部分分别计算保持薄膜应力并应满足作用与反作用原理四、一次结构法●一次结构法的实施步骤2）解除转动约束，变为中面节点处相连、可以相互转动的两个截面中面节点处传递以集中力方式传递薄膜力和横剪力为消除虚假应力集中：加截面保持平面的约束方程或加刚性元四、一次结构法●一次结构法的实施步骤（3）对解除约束后的新结构进行有限元分析出现3种情况：i）有限元分析无法进行成可动机构是基本约束不能解除修改 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 四、一次结构法ii）新结构的最大应力强度小于原结构解除的是不利约束，消失的是二次应力注意：新结构的最大应力位移转移了解除合理，继续找其他二次应力iii）新结构的最大应力强度大于原结构解除的是有利约束保留有利约束，消失的可作一次应力●一次结构法的实施步骤四、一次结构法●一次结构法的实施步骤若是，评定通过若否，继续找二次应力，若找不到，修改设计方案四、一次结构法●一次结构法的实施步骤用APDL语言编成用户子程序，接入ANSYS软件让解除约束、对新结构进行计算都自动进行保守方法：（1）验证是二次应力后才确定，否则当一次应力（2）转动约束解除后成无矩铰，偏保守实际是塑性铰，可以承受塑性极限弯矩四、极限载荷法●极限载荷法基本思想可以用极限载荷取安全系数1.5来代替一次应力强度的两项评定准则等效线性化得到的薄膜加弯曲应力用一次加二次应力强度准则评定ASME：规定的载荷不超过极限载荷下限的三分之二，则不需要满足局部薄膜应力强度极限和一次薄膜加一次弯曲应力强度极限”回避了区分一次与二次应力的问题四、极限载荷法●用弹塑性有限元程序计算载荷-位移曲线上、下限定理＋优化方法：跳过弹塑性分析，直接求极限载荷的上、下限尚无通用软件极限载荷两种解法：弹塑性分析方法：计算弹塑性全过程，增量算法，软件成熟，如ANSYS四、极限载荷法●用弹塑性有限元程序计算载荷-位移曲线加载步长：大了不收敛，小量费时第一步：小载荷，弹性计算第二步：直接加的弹性极限以后：由迭代收敛情况决定初3；中5；后10能收敛就可以否则增量减半四、极限载荷法●用弹塑性有限元程序计算载荷-位移曲线检查弹性计算正确性：弹性计算是检查有限元建模正确性的必经之路弹性计算不对，后面计算毫无意义结束条件：载荷-位移曲线趋于水平线最后会无法收敛直接法规定结构应变超过5％则失效若用直接法，计算超过5％就可以停止四、极限载荷法●确定极限载荷画载荷-位移（应变）曲线：一般选最大位移（应变）点确定极限载荷的工程方法：ASME：两倍弹性斜率法，与曲线特性有关欧共体：双切线交点法，偏保守四、极限载荷法●确定极限载荷两倍弹性斜率双切线法零曲率法四、极限载荷法●零曲率法膝部反映了塑性铰的形成过程切线 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示已经进入总体塑性流动临界点C（塑性段最早零曲率点）对应极限载荷五、等效线性化处理的修正●常用处理方法先对6个应力分量线性化，再计算应力强度正常情况五、等效线性化处理的修正●常用处理方法“线性化”的应力强度线却是折线或曲线薄膜偏下弯曲折线五、等效线性化处理的修正●常用处理方法“线性化”的应力强度线却是折线或曲线成曲线五、等效线性化处理的修正●常用处理方法分析原因：(1)应力强度恒正，线性分布负应力部分，应力强度线上翻，两侧斜率应对称(2)最大、最小主应力更换，导致线性段的斜率分段更改五、等效线性化处理的修正●常用处理方法最大、最小主应力更换(3)横向剪应力的干扰，导致曲线分布材料力学、板壳理论：薄膜、弯曲应力线性分布横剪应力抛物线分布两步强度校核：表面：薄膜加弯曲中面：横剪加薄膜五、等效线性化处理的修正横剪应力线性化后成均布应力，后果是：导致主方向逐渐旋转，形成曲线五、等效线性化处理的修正（2）对主应力作等效线性化处理、应力分类，对表面应力作应力评定五、等效线性化处理的修正●修正处理方法谢谢2008年10月