机械行业减少应力集中的Ansys妙方

机械行业减少应力集中的Ansys妙方机械行业减少应力集中的Ansys妙方在工程实践中，零件经常会因为断裂而发生失效，造成失效的原因往往是多方面的，比如过载，疲劳，环境因素等等，无论情况如何复杂多变，失效很大程度上是由于零件所承受的应力超出其屈服极限所致，而在设计计算过程中，考虑的往往是最理想的情况，比如，物体在受到拉力的作用下，借用公式F=/A，求解得出物体所受的应力小于其屈服应力（忽略安全系数），往往会认为零件可靠的，很容易忽视应力集中的问题，在实际生产过程中，零件的应力分布是不均匀的，应力最大值点一般都出现在应力集中区域，本文根据设计生产制造及...

机械行业减少应力集中的Ansys妙方在工程实践中，零件经常会因为断裂而发生失效，造成失效的原因往往是多方面的，比如过载，疲劳，环境因素等等，无论情况如何复杂多变，失效很大程度上是由于零件所承受的应力超出其屈服极限所致，而在设计计算过程中，考虑的往往是最理想的情况，比如，物体在受到拉力的作用下，借用公式F=/A，求解得出物体所受的应力小于其屈服应力（忽略安全系数），往往会认为零件可靠的，很容易忽视应力集中的问题，在实际生产过程中，零件的应力分布是不均匀的，应力最大值点一般都出现在应力集中区域，本文根据设计生产制造及售后所遇到的问题，结合有限元分析，对应力集中造成的失效进行全面解剖，并提供多种减小应力集中的方法，为设计和生产人员提供参考，以便提高设备的性能，延长使用寿命应力集中是指受力构件由于外界因素或自身因素几何形状，外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象，一般多出现于尖角，孔洞，缺口，沟槽及刚性约束处及其邻域本文将根据有限元分析所得出的相关数据进行分析，提供一些减少应力集中的方法和具体数值，供设计和制造人员参考 1.用圆角或倒角替代尖锐转角根据理论分析可知，当圆角的曲率半径趋向零时，其应力集中系数趋向无穷大，假设应力集中系数为（其中代表突变处最大应力，表示同一截面上的平均应力）这说明添加圆角直径越大，应力集中影响越小，但是不能无限加大，要根据实际情况合理添加对模型施加1.2吨平均力（如图1所示），弹性模量200Gpa，泊松比0.3，下端固定，通过有限元分析，得出最大等效应力（第四强度理论）为612MPa，**超出了设定材料的屈服极限(345MPa),但是从应力的颜色分布可以看出零件所受到的平均应力仅有130MPa左右，除去最大应力区域，所受到的等效应力相同，如果将直角处改为圆角如下图4所示，最大等效应力为301MPa，最大应力集中的位置出现在圆孔处说明圆角可以有效减少应力集中最大等效应力除应力集中等效应力最大主应力 612MPa 219MPa 627MPa 301MPa 219MPa 297MPa 2.采用流线型设计对于变截面的受拉杆件或受压杆件，如果采用流线型过渡，可以使得构件应力均匀，从而避免应力集中有时在凹口圆角等部分，不用圆弧，而采用降低应力集中系数的特殊的曲线形状更为有利比如鼠标设计 3.椭圆孔代圆孔在保证构件正常工作的前提下，把圆孔变成椭圆孔，往往能提高构件的强度如图（5）所示 4.不要将孔开在弯矩最大截面上应力集中因素应该选在应力低的部位，如图（6）a所示，不要把孔放在弯矩最大的截面上，如下图（7-8）所示分别对模型施加均布力156****00N得出最大等效应力为114MPa和137MPa，开孔后等效应力明显增大，因此应尽量将孔开在偏离受力的部位 5.不要将孔开在边缘位置不要将孔开在靠近边缘的地方，如下图所示，对物体施加拉力，最危险的区域发生在最靠边的孔附近，根据分析可知，随着孔距离边越来越近，应力集中会明显加剧如果在圆孔周围焊上一个加强环，便可将应力集中系数将下来，其结构与圆孔直径加强环的外径以及加强环的厚度有关（厚度加大，系数降低），这样可使孔边局部加强 6.不要将孔开在应力分布较大位置对图（10-11）拉杆进行有限元分析可以得知，无论在哪个位置开孔加螺栓，拉杆两侧均为最危险截面，而设计人员如果将孔开于危险区域，极大的增加了应力集中，使拉杆更容易被拉断，如果将孔开在两侧应力集中点达到850MPa，而如果将其开在前后，等效应力变为304MPa，这说明，在应力集中附近的低应力部位增设缺口或圆孔，同样可以使应力集中降下来受力更加均匀，有效避免应力集中因此受力较大区域应避免开孔 7.合理选择应力集中因素的方向如下图，三种长孔的情况，最底下一种应力集中系数最大，尽量不要采用这种方式而最上面的情况应力集中系数最小 8.适当增加孔的数量也可以降低应力集中如下图（14）所示，在左边的结构上进行改进，右边的结构增加了一个孔，其应力集中系数反而降低 9.表面削去法如下图（15），在孔的上下两边挖去一定厚度的材料，会降低这部分的刚度，以达到缓和应力集中的目的这些图中，最后一种情况应力集中系数最小 10.填充法在圆孔内**一根棒，也可以降低圆孔处的应力集中（图16） 11.加卸载槽，并适当提高局部刚度车轴十字轴都可以使用在与车轴配合的齿轮车轮等工作时，由于车轴受扭矩的作用，因而在轮毂与车轴接触部分产生根大的接触应力在实践中，由于这种缘故，除了车轴产生疲劳断裂外，特别是接触部分的疲劳腐蚀也**加快为避免这种情况，有时在轮毂面上，这不仅可以降低轮毂扭转接触端的集中压力，形成较均匀的压力分布，而且可以轮毂圆周部A点的应力集中系数，从而可以提高轴和轮毂两者的疲劳强度但轮毂的刚度会受到一定损失为保持刚度不变，必须加大轮毂的厚度 12.采用消去法为了降低应力集中系数，在机械工程中经常采用消去法，即在应力集中区域附近（如在孔或缺口的附近）消去一定厚度的材料，这样被消去部位的刚度降低，负担增加，则可以分担高应力区的一部分荷载而是应力集中系数降低减小了切削部分的刚度，分散了集中在应力集中区附近的主应力线也就是说剩余厚度越小，越有效 13.焊补法当圆孔和凹口不需要时，用焊补法将其填补起来，以消除应力集中根源 14.预应力法正式加载以前，预先加静载使之过载，亦即使结构的一部分或大部-分产生超过屈服极限的应力，卸掉载荷后，便产生残余应力称预应力法它与结构和载荷情况有关，例如表面挤压硬化法（由于受内压的圆筒）拉伸法弯曲法扭转法（用于圆孔凹口等应力集中因素的板或杆的拉伸弯曲扭转）超速转动法（用于旋转物体）还可利用材料的常温塑性变形来提高屈服极限以降低应力集中的影响 15.修改机构设计对于某些特定的零部件来说，仅仅依靠增加圆角等措施减小零件的应力集中收效甚微，这时候需要考虑改变零件的结构.

                    本文档为【机械行业减少应力集中的Ansys妙方】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
                    图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。 
 该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。

                    [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。

                    本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

                    网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
                

下载需要：免费已有0 人下载

立即下载

机械行业减少应力集中的Ansys妙方

你可能还喜欢