ANSYS12.1学习笔记：力与应力（静力分析）_枫桥鸿志

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ANSYS12.1学习笔记：力与应力（静力分析）

(2015-05-21 21:34:16)

标签：

有限元

ansys

静力分析

分类：软硬件学习

当有限元模型本身是一维或二维结构时，通过查看某一个方向，如plnsol,s,x等，是有意义的。但三维实体结构中，应力分布要复杂得多，不能仅用单一方向上的应力来代表结构此处的确切应力值，于是就出现了强度理论学说[1]。材料力学中的四种强度理论：

·第一强度理论：最大拉应力强度理论

材料破坏的主要因素是最大拉应力，无论何种状态，只要最大拉应力达到材料的单向拉伸断裂时的最大拉应力，则材料断裂。其中，某点的最大拉应力数值，就是其第一主应力数值。

·第二强度理论：最大拉应变理论

引起材料破坏的主要因素，是最大拉应变。无论何种状态，只要最大拉应变达到材料拉伸断裂时的最大应变值，则材料断裂。此时，形式上将主应力的某一综合值与材料单向拉伸轴向拉压许用应力比较，这个综合值就是等效应力equivalent stress。

·第三强度理论：最大切应力理论

引起材料屈服的主要因素是最大切应力，不论何种状态，只要最大切应力达到材料单向拉伸屈服时的最大切应力，则认为材料屈服。

·第四强度理论：畸变能理论

弹性体在外力作用下产生变形，荷载做功、弹性体变形储能，称之为应变能(分为畸变能和体积的改变能)。引起材料屈服的主要因素是畸变能密度，无论何种状态，只要畸变能密度达到材料单向拉伸屈服时的畸变能密度，材料就屈服。

平面结构，查看某方向应力；实体脆性结构，如混凝土、岩石、铸铁等，根据第一、第二强度理论，查看项目为第一主应力或等效应力；塑形较强的实体结构，根据第三、第四强度理论，查看项目为应力强度(stress intensity）或Von Misses应力；总的来说，宗旨就是把各项分布的应力，换算成单向应力，与规范规定的容许应力进行比较。（一般脆性材料，铸铁、石料、混凝土，多用第一强度理论。考察绝对值最大的主应力；一般材料在外力作用下产生塑性变形，以流动形式破坏时，应该采用第三或第四强度理论。压力容器上用第三强度理论，其它多用第四强度理论）

1、等效应力Von Mises Stresses

Von Mises（SEVQ）应力是基于剪切应变能的一种等效应力，其值为

http://s11/bmiddle/002XXC9mgy6SsYXOo5Q6a&690

其中σ1、σ2、σ3分别指第一、二、三主应力。

Von Mises是一种屈服准则，屈服准则的值我们通常叫等效应力。Ansys后处理中"Von Mises Stress"，习惯称Mises等效应力，它遵循材料力学第四强度理论(形状改变比能理论)。等效应力是根据具体情况而定的，如果第一主应力影响最大，那么它几乎就等于第一主应力，如果生物材料中剪切应力最大，它就与剪切应力近似相等。

2、应力强度Stress Intensity

SINT由第三强度理论得到的当量应力，其值为第一主应力减去第三主应力。

3、轴向应力

（1）X_ stress 轴向应力（轴向力产生的应力与弯矩产生应力的组合叠加）无论轴的实际方向为何向，此方向对BEAM188来说显示的都是轴向应力；Y_ stress无意义；Z_ stress无意义。

（2）XY_ shear stress：XY平面的切应力； YZ_ shear stress：YZ平面的切应力； XZ_ shear stress：XZ平面的切应力。

（3）正应力代表受拉应力，负应力号代表受压应力，剪应力的正负与材料力学定义的相反,当直角增大时为负,相反为正。

SX,SY,SZ方向应力和SXY,SYZ，SXZ,即X，Y, Z方向应力和三个方向的剪应力。S1，S2，S3，即分别在三个强度理论下的三个主应力。

参考：

[1] http://blog.sina.com.cn/s/blog_713bace901010dj9.html

[2] http://blog.sina.com.cn/s/blog_669715470100hl1i.html

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