要闻：有限元计算的最大应力值为什么通常都出现在结构表 ...

guozhiwei · 发表于 2022-5-20 12:28:30

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　　来源：泊松比

　　接触过有限元的人大概都会有一个比较模糊的印象—最大应力大通常多出现在结构表面，很少有零件最大应力在结构内部。恐怕很少有人注意到和考虑过这么一个简单的问题。有限元分析的相关资讯可以到我们网站了解一下，从专业角度出发为您解答相关问题，给您优质的服务！

　　那么，最大应力一般出现在结构表面这个结论有理论依据吗？—还真有，答案就在大学二年级学习的《材料力学》中。

　　材料力学主要研究杆件的拉压、弯曲、剪切和扭转变形四种变形形式，实际常用的结构形式多半可以简化为板壳和杆件，其变形形式也大多限于上述四种变形或组合变形形式。我们一起来看看上述四种基本变形形式下，结构的最大应力出现在哪里。

　　1. 拉压变形时最大应力

　　简单杆件受拉或受压力工况，比如吊车上的承力杆件，整个截面上应力均匀分布，可应力计算公式σ=F/A快速计算，拉伸和压缩工况计算方法相同。

　　拉压变形

　　纯拉伸变形工况下，除约束点和加载点附近，其余位置整个截面应力均匀分布，应力云图如下图所示。

　　可知：纯拉伸工况中，整个截面应力相同，表面应力等于截面内部应力。

　　2. 弯曲变形时最大应力

　　纯弯曲变形工况，比如火车轮轴变形，截面上应力计算公式为σ=My/Iz，M为扭矩，Iz为截面惯性矩，y为中性面距离，离中性面最远的上下表面应力最大。

　　