弹性分析的应力分类法被普遍滥用！我的学员发现了问题，我来给他解惑！

本文摘要（由AI生成）：

这段文字总结了板壳结构分析中应力分类的应用问题。通过对吊耳结构进行有限元分析，比较了不同网格划分和几何切分对结果的影响，发现在某些情况下，应力分类方法可能无法得出确切结论。进一步分析表明，这与结构的力学特性和路径选择有关。最后，探讨了教学相长的道理，认为学员的问题能够帮助老师进步，教育的本质是成就别人，让别人变得更好。

    对于板壳结构分析，应力分类是常见的概念。在过程装备化工机械等行业，弹性有限元分析经常要结合应力分类方法。

    应力分类方法很吸引人，以至于用的有些泛滥。对容器壳壁沿着壁厚做应力分类通常是合理。但一个完整的容器结构还包含一些附件，比如吊耳，支腿、鞍座等，对这些附件的弹性有限元分析，是否能坦然使用应力分类方法呢？这其实值得思考。

    本文深入研究一个吊耳结构，通过对比几何切分和不切分，四面体网格划分和六面体网格划分来展示应力分类的表现。

    本文使用的有限元分析软件为ANSYS Workbench 2022R1。

    几何模型和应力分类路径如下图所示。

    固定约束底板，吊耳孔施加垂直向上拉力。

    四面体网格，如下。

    应力分类结果：

    继续细化吊耳根部的网格，结果汇总如下：网格越细，薄膜应力越大，薄膜应力+弯曲应力越大，没有稳定趋势。

    对以上现象的两种可能解释：

    1）应力奇异位置导致的；

    2）四面体网格导致的；

    凭借笔者的理论知识，应力奇异位置这种解释肯定是错误的。但为防止有些读者不信，笔者再做个案例对比。

薄膜应力、薄膜应力+弯曲应力，与网格尺寸基本无关。

    再尝试使用六面体网格。六面体网格需要提前切分几何(必须共享拓扑)。

    还是对比吊耳根部这两条路径。

    吊耳厚度方向采用不同的网格层数，对比薄膜应力、薄膜应力+弯曲应力。

    发现右边和左边差距极大。这是为什么呢？看下图就明白了：

    综合以上现象可得，ANSYS应力分类在本案例下无法得到确切结论。那原因该怎么理解呢？

    1）理论上来说，应力分类不是一个力学通用概念，是壳面承压场景下特有的概念，和壳体的应力分布规律有关。如果不符合壳面承压场景，应力分类方法不适合也很正常。

    2）在本案例中，吊耳根部的路径对于吊耳是板厚方向，但对于底板来说不是板厚方向，这也是导致不适合的原因之一。

    很多人都知道应力分类不能滥用，也知道在某些场景下应力分类会失灵。并且很多水平高的人还能列举出失灵的具体场景。本文就是场景之一。

    本文的疑问来自本号的付费学员。我的很多学员来感谢我，说在我这学到了很多，其实我觉得这是应该的，因为你努力了。并且你付费了，如果你没有学到技术，我会感到愧疚和不安。

    作为多年专业培训老师，深刻感悟到两个道理：

    1）教学相长，学员能够启发老师，帮助老师进步；

    2）教育的本质是成就别人，只为让别人变得更好；

    这个问题的深入探讨还在继续，尤其在上文中，软件在右边用吊耳做的路径，在左边用底板做的路径，这是软件自动执行的。其实我们有办法让软件统一，但统一之后，又会出现新的陷阱。