ANSYS关于带圆孔矩形薄板应力集中的模拟

ANSYS关于带圆孔矩形薄板应力集中的模拟

下图引自->弹性力学--第四版--上册--徐芝纶，关于圆孔孔边应力集中分布（第74页及第77页），采用ANSYS对其进行模拟与验证以说明圆孔孔边应力集中分布计算公式的合理及ANSYS处理问题的强力。

（a）计算模型（b）环向应力分布

图1 矩形薄板圆孔孔边应力集中

采用plane183单元，材料为钢材，属性：弹性模量E=2.06E5MPa，泊松比μ=0.29，密度ρ=7.85e-9t/mm3，依据对称性，取1/4建立带圆孔矩形实体模型示意图见图2，令圆孔直径与矩形边长比为1/100，带圆孔矩形有限元模型示意图见图3，在矩形右边界施加100MPa拉应力。

（a）带圆孔矩形模型（b）带圆孔矩形模型局部

图2 实体模型示意图

图3 有限元模型示意图

图4为圆孔环向应力云图，由图可知，沿垂直方向，环向应力最大值为297.905MPa，理论值为300MPa；沿水平方向，环向应力最大值为-98.317MPa，理论值为-100MPa，二者对应的很好，表明理论公式与有限元数值解具有良好的一致性！

图4 圆孔环向应力云图