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精通机械产品静强度评估:名义应力法、局部应力法

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静强度评估方法


   

     
     

     

机械产品的静强度评估有两大类方法:名义应力法、局部应力法。

一般传统方法偏名义应力法,仿真方法偏局部应力法。当然这不是严格区分的。有时候传统方法也可以使用局部应力法,仿真方法也可以用于名义应力法。

本文从德国强度评估指南FKM角度,全面对比名义应力法和局部应力法的区别和联系。

     

     
     
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工作应力不同


   

     
     

     

名义应力法:应力由材料力学公式获得,区分正应力和切应力。塑性材料与脆性材料均如此,焊接件与非焊接件均如此。该方法的优势是计算简单,缺点是主要适用于杆件,对于板件和实体一般不适用。

     


局部应力法:采用等效应力。对于塑性材料使用Mises应力,对于非塑性材料采用Mises和正应力的混合方式,对于焊缝,采用正应力和切应力的平方和根式。该方法的优势是使用范围广,缺点是计算困难,一般需要借助有限元工具。

     

     
     

     
     
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零件强度不同    


   

     
     

     

笔者前作《静强度校核的基本逻辑!必须区分零件的强度和试件的强度!》阐述了同一材料有材料级别强度和零件级别强度的区分。这里不赘述。

对于名义应力法和局部应力法:

1)材料级别的强度都通过查表获得,没有区别。

2)均考虑尺寸效应、各向异性效应、抗压与抗剪效应、温度效应,基本没有区别。

3)名义应力法的零件强度区分正应力与切应力,并且显式体现了抗压与抗剪效应;局部应力法的零件强度采用等效应力,隐式体现了抗压与抗剪效应。

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截面系数不同 


   

     
     

     

名义应力法:塑性缺口系数区分抗弯和抗扭,焊接件仅考虑弯曲工况下的截面系数。

局部应力法:塑性缺口系数在综合工况下计算,焊接件的截面系数并未限制弯曲工况。

名义应力法的塑性缺口系数往往有图表可查。

     


局部应力法的塑性缺口系数往往采用有限元仿真计算。

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安全系数与强度评定 


   

     
     

     

在安全系数的指定上,名义应力法和局部应力法区别较小。

     

     
     


由于在工作应力和零件强度计算上,名义应力法和局部应力法存在显著区别,所以在最后的强度评定上区别也很显著。

讲师:王建(博集华仿首席专家)

    王建老师做过六年研发,两年ANSYS技术支持,三年全职仿真讲师。开发的课程偏工程应用,贴合企业实际。在工程师圈非常受认可。真验证了一句话,专业度高只能吸引同行。

来源:博集华仿
FKM疲劳焊接材料ANSYS
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首次发布时间:2025-11-09
最近编辑:11月前
博集华仿
硕士 致力于推广工程仿真技术
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