Ansys后處理-如何看應力.doc

Ansys后處理-如何看應力點擊數(shù)：3091 更新時間：2012-4-20 16:29:47SX:X-Component ofstress;SY:Y-Component of stress;SZ:Z-Component ofstress-X,Y,Z軸方向應力。SXY:XY Shear stress;SYZ:YZ Shearstress;SXZ:XZ Shear stress-X,Y,Z三個方向的剪應力。S1:1stPrincipal stress;S2:2st Principal stress;,S3:3st Principalstress-第一、二、三主應力。區(qū)分:首先把一個微元看成是一個正方體,那么假設三個主應力分別是F1F2F3,那么如果三個力中哪個力最大,就是F1,也是最大主應力,也叫第一主應力,第二大的叫第二主應力,最小的叫第三主應力,因此,是根據(jù)大小來定的。SINT:stress intensity-應力強度,是由第三強度理論得到的當量應力,其值為第一主應力減去第三主應力。SEVQ:Von Mises是一種屈服準則,屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中VonMises Stress我們習慣稱Mises等效應力,它遵循材料力學第四強度理論(形狀改變比能理論)。我們分析后查看應力,目的就是在于確定該結(jié)構(gòu)的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢?比如混凝土、鋼材,應該就是用萬能壓力機進行的單軸破壞試驗吧。也就是說,我們在ANSYS計算中得到的應力,總是要和單軸破壞試驗得到的結(jié)果進行比對的。所以,當有限元模型本身是一維或二維結(jié)構(gòu)時,通過查看某一個方向,如plnsol,s,x等,是有意義的。但三維實體結(jié)構(gòu)中,應力分布要復雜得多,不能僅用單一方向上的應力來代表結(jié)構(gòu)此處的確切應力值于是就出現(xiàn)了強度理論學說。材料力學中的四種強度理論1.第一強度理論:最大拉應力強度理論該理論認為,材料破壞的主要因素是最大拉應力,無論何種狀態(tài),只要最大拉應力達到材料的單向拉伸斷裂時的最大拉應力,則材料斷裂。其中,某點的最大拉應力數(shù)值,就是其第一主應力數(shù)值。2.第二強度理論:最大拉應變理論該理論認為,引起材料破壞的主要因素,是最大拉應變。無論何種狀態(tài),只要最大拉應變達到材料拉伸斷裂時的最大應變值,則材料斷裂。此時,形式上將主應力的某一綜合值與材料單向拉伸軸向拉壓許用應力比較,這個綜合值就是等效應力equivalentstress。3.第三強度理論:最大切應力理論該理論認為,引起材料屈服的主要因素是最大切應力,不論何種狀態(tài),只要最大切應力達到材料單向拉伸屈服時的最大切應力,則認為材料屈服。相關(guān)公式:4.第四強度理論:畸變能理論該理論認為,彈性體在外力作用下產(chǎn)生變形,荷載做功、彈性體變形儲能,稱之為應變能(分為畸變能和體積的改變能)。引起材料屈服的主要因素是畸變能密度,無論何種狀態(tài),只要畸變能密度達到材料單向拉伸屈服時的畸變能密度,材料就屈服。ANSYS后處理中應力查看總結(jié):1.平面結(jié)構(gòu),查看某方向應力;2.實體脆性結(jié)構(gòu),如混凝土、巖石、鑄鐵等,根據(jù)第一、第二強度理論,查看項目為第一主應力或等效應力;3.塑形較強的實體結(jié)構(gòu),根據(jù)第三、第四強度理論,查看項目為應力強度(stress intensity)或VonMisses應力?？偟膩碚f,宗旨就是把各項分布的應力,換算成單向應力,與規(guī)范規(guī)定的容許應力進行比較。后處理節(jié)點應力中x,y,z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了,stressintensity(應力強度),是由第三強度理論得到的當量應力,其值為第一主應力減去第三主應力。VonMises是一種屈服準則,屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中Von Mis后處理節(jié)點應力中x,y,z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了,stressintensity(應力強度),是由第三強度理論得到的當量應力,其值為第一主應力減去第三主應力。VonMises是一種屈服準則,屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中Von MisesStress我們習慣稱Mises等效應力,它遵循材料力學第四強度理論(形狀改變比能理論)。第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因,如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發(fā)生最大剪應力,材料沿著這個平面發(fā)生滑移,出現(xiàn)滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現(xiàn)塑性變形的現(xiàn)象。形式簡單,但結(jié)果偏于安全。第四強度理論認為形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因。結(jié)果更符合實際。一般脆性材料,鑄鐵、石料、混凝土,多用第一強度理論?？疾旖^對值最大的主應力。一般材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形,以流動形式破壞時,應該采用第三或第四強度理論。壓力容器上用第三強度理論(安全第一),其它多用第四強度理論。第四強度理論應力,即Vonmises(范米塞斯)等效應力作為衡量應力水平的主要指標。Vonmises應力是正應力和剪切應力的組合,常用來描繪聯(lián)合作用的復雜應力狀態(tài)。von misesstress的確是一種等效應力,它用應力等值線來表示模型內(nèi)部的應力分布情況,它可以清晰描述出一種結(jié)果在整個模型中的變化,從而使分析人員可以快速的確定模型中的最危險區(qū)域。vonMises(馮米斯應力,應力云紋)。馮米斯應力圖用于評價應力分布情況.catia自動生成的調(diào)色板,顏色從藍到紅,表示應力逐漸變大。當鼠標指向節(jié)點時,顯示此節(jié)點的馮米斯應力值。vonMises屈服準則是von Mises于1913年提出了一個屈服準則。它的內(nèi)容是:當點應力狀態(tài)的等效應力達到某一與應力狀態(tài)無關(guān)的定值時,材料就屈服;或者說材料處于塑性狀態(tài)時,等效應力始終是一不變的定值。等效=(1/2(1-2)2+(2-3)2+(3-1)2)(1/2)參看塑性成型力學vonmises應力就是一種當量應力,它是根據(jù)第四強度理論得到的當量應力。von misesstress 是綜合的概念,考慮了第一第二第三主應力,可以用來對疲勞,破壞等的評價。YIELDINGcriterion (材料屈服標準)有基于stress analysis也有基于strainanalysis的。von misesstress(VMS)其實是一個STRESS yielding criterion.我們認為對于某一材料來說,它都有一個yieldingstress, 這個yielding stress 對應于相應的屈服點(yieldingpoint).當材料受到外力刺激,如果其內(nèi)部某處應力(VMS)大于這個yieldingstress, 那么我們認為材料在此處有可能發(fā)生屈服。在FEA中,VMS的計算是基于principalstress的。VonMises應力與VonMIses屈服準則,用在各向同性材料中較常見,來自于應力張量第一不變量。如果生物力學計算中缺乏材料數(shù)據(jù),以近似材料參數(shù)代替,這種情況下似乎用VON應力也是可以的。vms是材料力學中的第四屈服理論,主要是對塑性材料的,考慮的主要是疲勞效應。最大應力,最大應變主要是針對脆性材料的。我印象中是這樣的,可以看看材料力學中的四大強度理論。屈服準則的概念屈服準則:A.受力物體內(nèi)質(zhì)點處于單向應力狀態(tài)時,只要單向應力大到材料的屈服點時,則該質(zhì)點開始由彈性狀態(tài)進入塑性狀態(tài),即處于屈服。B.受力物體內(nèi)質(zhì)點處于多向應力狀態(tài)時,必須同時考慮所有的應力分量。在一定的變形條件(變形溫度、變形速度等)下,只有當各應力分量之間符合一定關(guān)系時,質(zhì)點才開始進入塑性狀態(tài),這種關(guān)系稱為屈服準則,也稱塑性條件。它是描述受力物體中不同應力狀態(tài)下的質(zhì)點進入塑性狀態(tài)并使塑性變形繼續(xù)進行所必須遵守的力學條件,這種力學條件一般可表示為f(ij) =C又稱為屈服函數(shù),式中 C是與材料性質(zhì)有關(guān)而與應力狀態(tài)無關(guān)的常數(shù),可通過試驗求得。屈服準則是求解塑性成形問題必要的補充方程。由于一般脆性材料,鑄鐵、石料、混凝土,多用第一強度理論?？疾旖^對值最大的主應力。但是骨的受力比較復雜,如果只考察最大主應力顯然不能真實反映骨骼在實際情況下的受力狀況,所以綜合考慮Mises準則就是個很好的選擇。個人認為mises應力只是一個簡單的判斷,具體到行業(yè)中有各自的較細的判斷準則,例如塑性加工中也是用mises應力做判斷,但脆性材料就不同,可以選用最大主應力。mises應力大,只是代表該處的應力狀態(tài)不夠理想(多數(shù)情況是希望應力較小),往往是(注意是往往,不是一定)材料容易破壞的地方,也是材料變形較大的地方(fea中用peeq等效應變表示),因此常用來作為判斷。從基本原理上講是與有限元軟件的程序、計算相關(guān)的,其變形是根據(jù)能量得到的,模擬出的應力狀態(tài)是對能量的一種等效處理(過程很復雜),就是這樣子。因此精確的材料參數(shù)和邊界處理是有限元模擬的關(guān)鍵,任何模擬出來的結(jié)果都需要細致的分析,都值得懷疑:)Von Mises應力是基于剪切應變能的一種等效應力其值為(a1-a2)2+(a2-a3)2+(a3-a1)2)/2)0.5其中a1,a2,a3分別指第一、二、三主應力,2表示平方,0.5表示開方。其大概的含義是當單元體的形狀改變比能達到一定程度,材料開始屈服。vonMises于1913年提出了一個屈服準則,這個屈服準則被稱為vonMises屈服準則。它的內(nèi)容是:當點應力狀態(tài)的等效應力達到某一與應力狀態(tài)無關(guān)的定值時,材料就屈服;或者說材料處于塑性狀態(tài)時,等效應力始終是一不變的定值。在彈塑性有限元計算中,屈服準則的數(shù)學描述是整個計算的核心。因此有人將等效應力叫做vonMises應力。因此大家在彈塑性力學的書里查不到von Mises應力的定義。我認為這是有限元軟件里的一種叫法。它等同于等效應力,又稱應力強度。后面這兩個概念在任何一本彈塑性力學的書里都可以查到。后處理節(jié)點應力中x,y,z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了,stressintensity(應力強度),是由第三強度理論得到的當量應力,其值為第一主應力減去第三主應力。VonMises是一種屈服準則,屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中Von MisesStress我們習慣稱Mises等效應力,它遵循材料力學第四強度理論(形狀改變比能理論)。第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因,如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發(fā)生最大剪應力,材料沿著這個平面發(fā)生滑移,出現(xiàn)滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現(xiàn)塑性變形的現(xiàn)象。形式簡單,但結(jié)果偏于安全。第四強度理論認為形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因。結(jié)果更符合實際。一般脆性材料,鑄鐵、石料、混凝土,多用第一強度理論?？疾旖^對值最大的主應力。一般材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形,以流動形式破壞時,應該采用第三或第四強度理論。壓力容器上用第三強度理論(安全第一),其它多用第四強度理論。后處理節(jié)點應力中x,y,z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了,stressintensity(應力強度),是由第三強度理論得到的當量應力,其值為第一主應力減去第三主應力。VonMises是一種屈服準則,屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中Von MisesStress我們習慣稱Mises等效應力,它遵循材料力學第四強度理論(形狀改變比能理論)。第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因,如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發(fā)生最大剪應力,材料沿著這個平面發(fā)生滑移,出現(xiàn)滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現(xiàn)塑性變形的現(xiàn)象。形式簡單,但結(jié)果偏于安全。第四強度理論認為形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因。結(jié)果更符合實際。一般脆性材料,鑄鐵、石料、混凝土,多用第一強度理論?？疾旖^對值最大的主應力。一般材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形,以流動形式破壞時,應該采用第三或第四強度理論。壓力容器上用第三強度理論(安全第一),其它多用第四強度理論。第四強度理論應力,即Vonmises(范?米塞斯)等效應力作為衡量應力水平的主要指標。Vonmises應力是正應力和剪切應力的組合,常用來描繪聯(lián)合作用的復雜應力狀態(tài)。von misesstress的確是一種等效應力,它用應力等值線來表示模型內(nèi)部的應力分布情況,它可以清晰描述出一種結(jié)果在整個模型中的變化,從而使分析人員可以快速的確定模型中的最危險區(qū)域。它是根據(jù)第四強度理論計算的,因為它的計算公式是第四強度理論:第四強度理論-首先介紹一下形狀改變比能,然后看看強度條件的推導。物體在外力作用下會發(fā)生變形,這里所說的變形,既包括有體積改變也包括有形狀改變。當物體因外力作用而產(chǎn)生彈性變形時,外力在相應的位移上就作了功,同時在物體內(nèi)部也就積蓄了能量。例如鐘表的發(fā)條(彈性體)被用力擰緊(發(fā)生變形),此外力所作的功就轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)條所積蓄的能。在放松過程中,發(fā)條靠它所積蓄的能使齒輪系統(tǒng)和指針持續(xù)轉(zhuǎn)動,這時發(fā)條又對外