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【有限元分析】網格形狀和網格尺寸對結果的影響

本文研究了網格形狀和網格尺寸對計算結果的影響。

現研究一個矩形截面的杆件(如圖1.1),對其末端施加兩種等效的載荷:在末端面施加remote force 100N的力,如圖1.2所示。對杆件進行2種網格形狀劃分,分別是六面體網格和四面體網格,如圖1.3所示;另對其進行3種尺寸劃分,分別是2mm、1mm、0.8mm,如圖1.4所示。觀察杆件的應力分佈和邊緣路徑的應力大小分佈。
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圖1.1 杆件

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圖1.2 施加的remote force載荷

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圖1.3 六面體和四面體網格

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圖1.4 劃分不同網格形狀和網格尺寸

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圖1.5 不同網格劃分的計算結果

觀察圖1.5可看出,依網格形狀和網格尺寸不同,計算結果略有差異,但是總體來說,應力分佈是類似的。筆者發現杆件的最大應力依網格形狀和尺寸變化較大,故提取了最大應力和最小應力所在路徑的應力值,如下圖1.6所示。
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圖1.6 最大應力點和最小應力點所在路徑的應力分佈

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圖1.7 最大應力點和最小應力點所在路徑的應力值大小分佈

觀察圖1.7邊緣路徑的等效應力大小分佈,除了在根部的最大應力處區域,大部分割槽域幾乎是重疊的。推測兩端的最大應力不一致是由於根部的應力集中效應,網格尺寸越小,應力越大,如果將網格尺寸繼續減小,最大應力值還會繼續增大。