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学兔兔 第3期 (总第 184期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．3 2014年 O6月 MECHANICAL ENGINEERING 8L AUT0MAT10N Jun． 文章编号 ：1672—6413(2014)03—006l-O3 有限元分析 中应力奇异问题的处理 王 鑫 ，戚其松。 (1．太原理工大学 机械工程学院，山西 太原 030024；2．山西机 电职业技术学院机械工程系，山西 长 治 046011；3．太原科技大学 机械工程学院，山西 太原 030024) 摘要 ：利用大型有限元分析软件 ANSYS的参数化设计语言APDL，建立 了简单 的L型箱型构件 的有限元模 型，对模型进行静强度分析 ，旨在研究有限元分析 中的应力奇异 问题 ，并提 出了改变加载约束位置和改变模 型连接处连接方式两种方法解决应力奇异 的问题 。 关键词 ：有限元 ；ANSYS；应力奇异 中图分类号 ：TP391．7 文献标识码 ：A 0 引言 FK，12，FY。一10001在关键点 12处施加一1000N 的载荷 应力奇异是指有限元模型中由于几何构造或载荷 DK，3… ，0，AIL!对关键点 3施加全约束 DK，4… ，0，AII!对关键点4施加全约束 引起的弹性理论计算应力值无限大[1】。导致应力结果 DK，5… ，0，ALL!对关键点 5施加全约束 发散的原 因并不是有 限元模型本身 的错误 ，而是有限 DK，6… ，0，ALL!对关键点 6施加全约束 元模型基于一个错误 的数学模型，即根据弹性理论在 尖角处的应力是无穷大的。由于离散化误差，有 限元 模型并不会产生无穷大的应力结果 ，这一离散化 的误 差掩盖了建模时的错误[2]，应力奇异处 的应力值不是 我们所需要的，因此需要对此进行相应的处理 ，以获得 需要的结果 。本文采用大型有限元分析软件 ANSYS 的APDL参数化设计语言对 L型箱型构件模型进行 图1 L型构件的参数化模型 结构静强度分析 ，根据分析结果，解决应力奇异问题 。 2 应力奇异产生的原因及处理方法 1 ANSYS参数化建模 对所建模型进行参数设置及计算 ，逐步对模型进 由于箱型结构在受载时不仅会产生平面变形 ，而 行 网格细化 ，分别设置 网格密度为 0．05，0．025，0．01 且还会产生空间弯曲扭转 的复杂变形 ，因此在建模时 并分析 ，记录相应 的等效应力和变形结果并进行比较 ， 采用 Shell63单元进行模拟。Shell63既具有弯曲能力 结果见表 1。原始模型在 网格尺寸为 0．01mm 时的 又具有膜力 ，可以承受平面 内荷载和法 向荷载[3 的 应力和变形云图如图2所示。 作用 。采用参数化设计语言 APDL的方式对模 型进 表 1 原始模 型在不同网格密度下对应的分析结果 行参数化处理 ，并采用 自底 向上的方式建立 L型箱型