船友在线_应力分析

《船友在线_应力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2005年8月28日11时13分一、引言分析设计要求区分五类应力：一次总体薄膜应力Pm一次局部薄膜应力PL一次弯曲应力Pb有限元计算结果的二次应力Q应力分类峰值应力F清华大学航天航空学院陆明万一、引言一、引言应力分类的基本思想：有限元计算结果是总应力：如何分解出一次、二次、峰值应力（1）根据作用和性质：FP+Q●首先区分峰值应力和一次应力是平衡外部机械载荷所需要的，无自限性等效线性化处理自限应力是满足变形协调所需要的，有自限性●然后再区分P和Q（2）根据分布和影响范围：一次结构法、极限载荷法一次应力分为、、PmPLPb●一旦得到一次总应力

2、P自限应力分为Q、F不难区分Pm、PL和Pb是一种偏保守的应力分类过程：从找高应力着手，凡找不到的都取偏小的安全系数12005年8月28日11时13分二、峰值应力二、峰值应力等效线性化处理是区分峰值应力的有效手段根据静力（合力、合力矩）等效原理线性化处理后得到：薄膜应力、弯曲应力、非线性应力选择应力校核（分类）线非线性分布应力可以归入峰值应力通过插值计算校核线上的应力值薄膜和弯曲应力尚待判断二、峰值应力二、峰值应力峰值应力两大特征：自限性、局部性自限性：是自平衡力系局部性：不超过壁厚的1/4自限性：ASME:“峰值应力的基本特性是：它不引

3、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22005年8月28日11时13分二、峰值应力二、峰值应力承压部件：校核线一般沿壁厚方向找峰值应力时校核线的选取：一般情况：校核线应沿峰值应力衰减的方向校核线取为沿裂纹扩展方向一般步骤：（1）找峰值应力点（2）找第一主应力作用面，画云纹图（3）裂纹前沿垂直方向近似椭圆的短轴方向

4、（4）裂纹扩展最短线方向开孔裂纹三、区分二次应力和一次应力三、区分二次应力和一次应力●一次结构法基本思想●进一步的思考二次应力与总体结构不连续性有关约束分类：基本约束、多余约束有利约束、不利约束约束解除，二次应力消失，出现结构不连续性有利约束保留，相应约束反力归入一次应力若新结构还能承载q消失的应力与平衡外载无关，为二次应力12BMB=−qa新结构内为一次（含二次）应力，称一次结构Aa8若还有高应力，继续约束解除q3+µ2BMA=qa若新结构成可动机构16A解约前的结构为最终的一次结构a32005年8月28日11时13分三、区分二次应力和

5、一次应力三、区分二次应力和一次应力●进一步的思考●进一步的思考一次结构可能有多种：取一次结构时的注意事项：正如材料力学中超静定问题可能有多种静定基必须满足平衡条件不能人为地增加约束不能成可动机构一次结构是原始结构解除不利约束、能承受外载的简化结构一次结构中的应力都属于一次应力可以根据工程实际情况选择最优方案三、区分二次应力和一次应力三、区分二次应力和一次应力●一次结构法的实施步骤●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（2）解除导致该最大应力的约束若大于SIV，继续找峰值应力弯曲应力解除转动约束修改设计方案变为中面节点

6、处相连、可以相互转动的两个截面消除虚假应力集中：加截面保持平面的约束方程若小于等于S，应用一次结构法IV2zSSuuuiOC=−();IV和V用应力强度范围（循环载荷）t2zvvviOC=−();t42005年8月28日11时13分三、区分二次应力和一次应力三、区分二次应力和一次应力●一次结构法的实施步骤●一次结构法的实施步骤若薄膜应力还太大，解除截面上全部约束ii）新结构的最大应力强度小于原结构不连续处两侧结构完全独立，可以分别计算解除的是不利约束，消失的是二次应力（3）对解除约束后的新结构进行有限元分析解除合理，继续找其他二次应力出现

7、3种情况：注意：新结构的最大应力位移转移了Pi）有限元分析无法进行ii）新结构的最大应力强度大于原结构成可动机构P解除的是有利约束基本约束不能解除保留有利约束，消失的可作一次应力修改设计方案若新结构最大应力大于SIII，修改设计方案三、区分二次应力和一次应力三、区分二次应力和一次应力●一次结构法的实施步骤●一次结构法的实施步骤（4）检验新结构中的应力是否满足SI，SII，SIII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若是，评定通过保守方法：若否，继续找二次应力，（1）验证是二次应力后才提出，

8、否则当一次应力若只有一次应力，修改设计方案（2）转动约束解除后成无矩铰实际是塑性铰，可以承受塑性极限弯矩52005年8月28日11时13分三、区分二次应力和一次应力三、区分二次应力和一次应力●