基于有限元法的V型缺口平板应力集中系数研究

针对双边V型缺口有限宽平板的应力集中问题,采用有限元软件ANSYS对缺口尖端区域应力场进行了分析。采用数值积分方法对平均应力及不同开口角度2α、不同尖端半径ρ条件下的应力集中系数进行了计算,并将有限元分析结果与Filippi缺口应力场方程的结果进行了对比验证。结果表明,有限元分析方法得到的结果与Filippi方程的计算结果最大误差为3.77%;在缺口尖端处存在明显的应力集中,但随着到缺口尖端距离的增加应力集中系数降低很快;缺口处最大应力集中系数随缺口尖端半径的增大而明显减小,且减小速率逐渐降低;随着缺口角度的增加,应力集中系数缓慢减小。因此,采用有限元方法可以有效开展含缺口结构的应力集中分析,研究方法对于其他复杂含缺口结构的安全分析具有一定的参考价值。

Study of the stress concentration factors of a V-notched plate by using finite element method