ansys后处理该看的那些应力

昨天看文献和论坛(有一些是老帖),发现一个问题,貌似有一些朋友在用ANSYS进行实体分析的时候,只是提供了各种各样的应力云图,有时说一说XYZ方向的应力,有时说等效应力、von misses应力……貌似语言说明部分也不是很明确。这其实就是基础的材料力学问题,我来说说我的总结:

什么时候可以查看某方向的应力

应力的定义,没必要再重复了。我们分析后查看应力,目的就是在于确定该结构的承载能力是否足够。那么承载能力是如何定义的呢?比如混凝土、钢材,应该就是用万能压力机进行的单轴破坏试验吧。也就是说,我们在ANSYS计算中得到的应力,总是要和单轴破坏试验得到的结果进行比对的。所以,当有限元模型本身是一维或二维结构时,通过查看某一个方向,如plnsol,s,x等,是有意义的。但三维实体结构中,应力分布要复杂得多,不能仅用单一方向上的应力来代表结构此处的确切应力值——于是就出现了强度理论学说。

回顾–材料力学中的四种强度理论

1、第一强度理论:最大拉应力强度理论

该理论认为,材料破坏的主要因素是最大拉应力,无论何种状态,只要最大拉应力达到材料的单向拉伸断裂时的最大拉应力,则材料断裂。其中,某点的最大拉应力数值,就是其第一主应力数值。

2、第二强度理论:最大拉应变理论

该理论认为,引起材料破坏的主要因素,是最大拉应变。无论何种状态,只要最大拉应变达到材料拉伸断裂时的最大应变值,则材料断裂。此时,形式上将主应力的某一综合值与材料单向拉伸轴向拉压许用应力比较,这个综合值就是等效应力——equivalent stress。相关公式:

inden2.gif

3、第三强度理论:最大切应力理论

该理论认为,引起材料屈服的主要因素是最大切应力,不论何种状态,只要最大切应力达到材料单向拉伸屈服时的最大切应力,则认为材料屈服。相关公式:

inden.gif

4、第四强度理论:畸变能理论

该理论认为,弹性体在外力作用下产生变形,荷载做功、弹性体变形储能,称之为应变能(分为畸变能和体积的改变能)。引起材料屈服的主要因素是畸变能密度,无论何种状态,只要畸变能密度达到材料单向拉伸屈服时的畸变能密度,材料就屈服。相关公式为:

misses.gif

ANSYS后处理中应力查看总结

  1. 平面结构,查看某方向应力;
  2. 实体脆性结构,如混凝土、岩石、铸铁等,根据第一、第二强度理论,查看项目为第一主应力或等效应力;
  3. 塑形较强的实体结构,根据第三、第四强度理论,查看项目为应力强度(stress intensity)或Von Misses应力;
  4. 总的来说,宗旨就是把各项分布的应力,换算成单向应力,与规范规定的容许应力进行比较。

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7条评论

  1. 你好,我正在进行ansys的后处理阶段,想请教一下,有没有办法将模型中的某些杆件标出,如使已经失效的杆件单元显示单元号或颜色变一下?

  2. 才发现这篇好文章,看来材料力学确实忘了很多了,收藏之博客中了哈,非常感谢长河兄

  3. 普通结构中还好,压力容器中的应力分类不好搞。code中都没有说明白。在业界也是模糊的。