有限元分析丨应力奇异和子模型分析
有限元分析丨应力奇异和子模型分析
在有限元分析中，应力奇异是一个常见的问题，特别是在处理复杂装配体时。本文将介绍应力奇异的产生原因，并提供四种有效的解决方案，帮助工程师准确地进行有限元分析。
在对复杂装配体进行有限元分析时，经常会遇到单个网格节点处产生极大应力值，于是对网格细化，发现，应力值怎么更大了？哎，怎么最大值不在原来的零件上？（越细化越离谱）
继续尚晓江.《ANSYS Workbench结构分析理论详解与高级应用》
看一下，书中是怎么讲应力奇异的。
应力奇异是不恰当的数学模型造成的计算结果，是求解过程中的数学问题，在实际工程结构中是不存在应力奇异的。
按照尚晓江在书中P176写道的“共性问题是由于模型的过度简化造成的不连续，这是应力奇异问题的实质。”
方法1：不简化模型
把尖角位置进行倒圆角处理？
在对复杂装配体进行有限元分析时，几何模型前处理，会对圆角批量删除，目的是为了减少网格数量。（螺栓孔我也是大刀阔斧毫不犹豫的删删删。）
然而圆角变成尖角，会产生应力奇异现象，于是，有的分析人员对圆角处理十分谨慎：留下！而我的原则是该删就删，不要犹豫。
根据圣维南原理，对于远离载荷施加区域，圆角处的应力值并非我们关心的，是可以忽略的。
保留圆角，在我看来是“低效准确的”处理方法。删吧，那么尖角边缘处应力奇异值，可以忽略。
实际加工时也是不可能存在的没有倒角的直角边缘，也可以理解，应力奇异是不存在的，可以忽略的。
（删，并不是随心所欲的删，比如接触区域的细节尺寸不能随意删除。）
方法2：加密网格
网格加密是使用率最高的方法。
①整体控制：Mesh→Element Size，调整单元尺寸。
②局部细化：可以对指定零件进行Element Size网格细化，也可以Sphere ofInfluence进行球形区域细化。
加密网格，是一种看起来好用，却不见得是真的好用的方法。盲目的加密一顿折腾，计算结果越来越离谱。
应力奇异就是随着网格加密，应力始终增加，Convergence应力曲线发散。
比如像下面这样↓
方法3：收敛工具
Mechanical→Solution→Equivalent Stress→Convergence
方法4：子模型技术
看一下ANSYS提供的子模型培训教程。
Convergence+子模型分析应用（来自，尚晓江的书）
图 默认网格计算应力值
最大等效应力值为2.85MPa，位移开孔附近，网格质量较差，计算结果可能不准确。
图 Convergence曲线（收敛）
图 子模型求解结果
小结：
①考虑分析对象实际工作情况，对于不是关心区域，根据圣维南原理，是可以忽略出现应力奇异的区域极值情况。
② Convergence一般进行网格无关性验证，也可以验证应力奇异现象。
③ 子模型分析方法，可以解决复杂装配体，由于网格划分造成的资源
来源：认真的假装VS假装的认真