结构仿真可以分为三个环节:
1)前处理,即有限元建模。包含几何处理、网格划分、连接设置、约束设置、载荷定义等。
2)求解,即求解器计算。
3)后处理,即结果评定。包含刚度评定、强度评定、疲劳评定等。
前处理决定了分析的正确性,后处理决定了评定的可靠性。对应用工程师来说,求解是最不重要的环节,因为这个过程主要由求解器完成,应用工程师参与度极低。
本文假设用户的有限元建模合理,求解器合格。只探讨目前工业界工程师具备的三种强度评定水平:
1)等效应力(Mises应力)征服一切
2)区分塑性材料与脆性材料的不同
3)严格依据规范进行强度评定
不管什么结构,也不管什么材料,用户一律查看等效应力结果,与材料的屈服强度或许用应力进行对比。(即第四强度理论)
大于屈服强度,就评定不合格。
小于屈服强度,就是评定合格。
这个评定水平,往往会遭遇一些难题:
1)脆性材料,抗拉强度与抗压强度区别往往很大,等效应力不能区分拉压工况。
2)应力集中(应力奇异)位置,按照等效应力评定不合格,其实强度合格,评定会过于保守。
尤其是第二个难题,无解。
用户不仅掌握第四强度理论,也掌握了第一强度理论,甚至还掌握了莫尔强度理论。
对塑性材料与脆性材料采用不同的强度评定准则。化解了第一个难题。但对第二个难题还是无解。
如果查阅相关资料,实际上几乎没有哪个规范直接采用经典理论的强度准则,都是在经典理论的基础上作了特定修改。
比如:
1)压力容器仿真分析在等效应力的基础上采用了应力分类。如果不精通应力分类,基本不可能进行压力容器的强度评定。如果直接采用等效应力进行评定,会让人笑掉大牙。
2)在仿真中,经典强度理论对应力集中(应力奇异)位置无法完成强度评定,规范必须针对该问题作特定处理。比如德国FKM就有系统的评定办法。
正常人都知道,强度评定的尽头肯定是严格依据规范进行强度评定。只是很多人还不知道该学哪个规范,这叫视野受限。以及知道该学哪个规范,但没掌握,这叫学习受限。