随着近些年来,有限元在国内轰轰烈烈开展、学习和应用,越来越多的设计制造型企业也逐步有了对有限元的需求,希望建立自己的fea分析部门来指导验证自己的设计从而缩短产品研发周期和降低研发费用。

  然而,虽然越来越的企业在开始用有限元这项技术,但由于有限元技术在国内企业的应用还刚刚处于起步阶段,因此无法对最终的分析结果如何的有效处理和真是有效的指导优化自己的设计,目前还处于一个起步摸索的阶段。

  在这里通过一些工作的经验来对当前有限元结果处理中容易出现的一些误区和错误进行归纳与总结,以期给更多的人/企业带来一些启发和有益的指导。

  对于设计制造型企业来说,有限元的应用最为广泛也最为迫切的需求应该是结构强度,安全/疲劳方面的分析计算,然而当有限元分析工程师对项目计算完成之后,怎么来利用这些结果验证评估结构的优劣呢?

通常的做法是仅仅取结构上最大的等效应力(vom-mises)与材料的屈服极限进行比较,如果等效应力在这个之下便认为是合理的,这个应力大于材料的的屈服极限便认为材料是不合理的,要改进设计,这种评估方法不是说有错而是说对有限元的结果没有充分的利用。同时这种分析方法的不合理之处在于:

  1)单单取等效应力来验证结构,从专业的角度来说只是验证了结果的强度合理与否,而对结构的疲劳校核没有充分的考虑,如何通过已有结果验证结构的疲劳安全系数呢?毕竟结构设计出来除了要满足强度要求(瞬间不会破坏)之外,还要满足使用性要求(在合理的使用寿命之内,结构同样不被破坏)

  2)即便是单单验证强度要求,仅仅取最大的等效应力进行比较也是很不全面的,引起结构破坏的原因不只是最大值是否超过了材料屈服极限,还有一个更为重要的方面是要看结构在在和工况下的应力副值得分布情况。

  3)在进行结构验证的时候取整个结构的最大应力来进行校核是不合理的,因为应力出现最大的位置可能有很多原因,比如应力集中,比如接触对的存在等等,而真正合理的做法应当是确定结构上的热点,也就是说要对设计有充分的了解然后确定结构的热点在什么位置,然后再根据有限元结果去验证这些热点从而评估整个结构的合理性,这是真正有效的评估方法,在制造业里通常有限元领域热点和需要验证零部件是:螺栓、焊缝、载荷区域内的设计特征与孔等,如何选择和确定热点也有很多经验和准则可以借鉴,会有单独博文来说明热点的选择办法;

  4)最后要讲的就是结构的疲劳安全系数的校核,它和等效应力校核的内容和准则有很大的区别,这里简单的说依据,根据国外成熟有限元公司的经验在进行这个系数校核的时候用的是S1、S2、S3即第一、二、三主应力通过一套计算公式得出不同再喝不下的最大最小盈利副值然后再与材料的屈服极限、疲劳极限、抗拉强度三个值进行对比计算最终得出一个安全系数,对于一般普通工况这个安全系数要求>2才认为设计师满足安全疲劳要求的设计,具体流程这儿不细说,感兴趣的可联系单独交流。

(未完待续...)

发表于: 2012-11-23 11:13 阅读(2695) 评论(2) 收藏 好文推荐

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# re: FEA有限元分析结果评估中的几点误区的讨论?
引用
2012-11-30 21:19 | 卢玉琴 | 1楼
等续集啊、、、

# re: FEA有限元分析结果评估中的几点误区的讨论?
引用
2012-12-13 15:06 | D&D_ANSYS | 2楼
正在准备资料中,不久就发出来了


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不知道怎么称呼楼主,想请教下最后一段话:“阻尼还有一种情况,就是动态的加载来模拟静载的效果,此时我们关心的时结构在加载时不产生大的振动以模拟静态的效果,此时我们加大的阻尼。一般我们称这种阻尼为数值阻尼,属于数值计算中的一种处理技术。”我用这种方法来给结构加载,可是出现阻尼能不断增加的现象,不知道是则么回事?希望能得到您的指点,谢谢!--【匿名用户】:E-works热心网友 dyna碰撞
我目前在德国工作,VDI2230是螺栓计算的必用标准,另外FKM-Richtlinie以及DIN743,&nbsp;DIN&nbsp;6892对结构,焊接,轴类和配合的疲劳强度也很重要,此外国内现在结构疲劳计算的标准如&nbsp;钢结构设计规范&nbsp;感觉很不全面,而且还完全停留在实用名义应力对比的阶段。欧洲在这方面先进很多,如果有问题可以讨论。
QQ:47285075--【匿名用户】:E-works热心网友
祝福学子们~--蔻色指尖
很强大--御风
请问一下,ANSYS中角速度的方向是不是顺时针为正、逆时针为负?--【匿名用户】:E-works热心网友
我用ANSYS&nbsp;LS分析轧制钢板时,可逆轧制,一个道次后,设置加速度为负值,为什么钢板会一直加速往前走,而不会反向运动。--【匿名用户】:E-works热心网友
正在准备资料中,不久就发出来了--D&D_ANSYS
等续集啊、、、--卢玉琴
你的载荷是加速度载荷么加速度载荷的话方向正好是反的,因为在ansys中对加速度的定义是惯性力,&nbsp;惯性力是阻碍物体运动的所以在考虑的时候方向要反着考虑就可以了--D&D_ANSYS
我在加荷载的时候方向为什么是反的?
例如,y=-1.上面却显示方向沿y轴向上,这是怎么回事?--【匿名用户】:E-works热心网友

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