扳手的应力和应变

本教学案例演示如何设置简单的静态结构分析，通过示例分析了用组合扳手对螺栓施加扭矩的过程。虽然很简单，而且几乎没有工程技术人员会在尝试转动螺栓前执行结构分析，但本例是演示 COMSOL Multiphysics 中结构分析的一个极好的示例。

建模操作说明

从文件菜单中选择新建。

新建

在新建窗口中，单击模型向导。

模型向导

1    在模型向导窗口中，单击三维。

2    在选择物理场树中选择结构力学 > 固体力学 (solid)。

3    单击添加。

4    单击研究。

5    在选择研究树中选择一般研究 > 稳态。

6    单击完成。

几何 1

导入 1 (imp1)

1    在主屏幕工具栏中单击导入。

2    在导入的设置窗口中，定位到导入栏。

3    单击浏览。

4    浏览到该 App 的“案例库”文件夹，然后双击文件wrench.mphbin。

5    单击构建所有对象。

6    在图形工具栏中单击缩放到窗口大小按钮。

添加材料

1    在主屏幕工具栏中，单击添加材料以打开添加材料窗口。

2    转到添加材料窗口。

3    在模型树中选择内置材料 >Structuralsteel。

4    单击窗口工具栏中的添加到组件。

5    在主屏幕工具栏中，单击添加材料以关闭添加材料窗口。

全局定义

1    在参数的设置窗口中，定位到参数栏。

2    在表中输入以下设置：

固体力学 ( S O L I D )

固定约束 1

1    在物理场工具栏中单击边界，然后选择固定约束。

2    在图形工具栏中单击线框渲染按钮。

3    选择“边界” 35。

边界载荷 1

1    在物理场工具栏中单击边界，然后选择边界载荷。

2    选择“边界” 111。

3    在边界载荷的设置窗口中，定位到力栏。

4    从载荷类型列表中选择总力。

5    将F_tot矢量指定为

负号表示力的方向朝下。

网格 1

使用较细化网格，因为几何包含小边和小面。

1    在模型开发器窗口的组件 1 (comp1) 节点下，单击网格 1。

2    在网格的设置窗口中，定位到物理场控制网格栏。

3    从单元大小列表中选择较细化。

4    单击全部构建。

研究 1

如果您的计算机内存大于 4 GB，可以跳过接下来的这一部分，直接进行求解。否则，请按照下面的操作步骤选用迭代式求解器：

1在研究工具栏中单击显示默认求解器。

解 1 (sol1)

1    在模型开发器窗口中展开解 1 (sol1) 节点。

2    在模型开发器窗口中展开研究 1> 求解器配置 >解 1 (sol1)> 稳态求解器 1 节点。

3    右键单击建议的迭代求解器 (solid) 并选择启用。

迭代式求解器所需的内存更小，但可能比直接求解器的效率低。

求解在研究工具栏中单击计算。

结果

应力 (solid)

默认的绘图组中，表面图显示了 von Mises 应力，使用变形子节点将位移可视化。作如下更改，使用更合适的单位。

表面 1

1    在模型开发器窗口中展开结果 > 应力 (solid)节点，然后单击表面 1。

2    在表面的设置窗口中，定位到表达式栏。

3    从单位列表中选择 MPa。

4    在应力 (solid) 工具栏中单击绘制。

5    在图形工具栏中单击缩放到窗口大小按钮。

应力 (solid) 1

1    在模型开发器窗口的结果节点下，右键单击应力 (solid) 并选择生成副本。

2    在三维绘图组的设置窗口中，在标签文本框中键入“第一主应变”。

表面 1

1    在模型开发器窗口中展开结果 > 第一主应变节点，然后单击表面 1。

2    在表面的设置窗口中，单击表达式栏右上角的替换表达式。从菜单中选择模型 > 组件 1>固体力学 > 应变 > 主应变 >solid.ep1- 第一主应变。

3    在第一主应变工具栏中单击绘制。

请注意， 大主应变小于 2%，这个结果满足小应变假设。

链接：https://pan.baidu.com/s/1IMkhaOwhSRMlQF-_rEibjw

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