ANSYS Workbench偏心梁应力后处理

主应力

我们学习力学之时，最先接触到主应力是在材料力学。要注意到，材料力学是立足于线弹性理论。材料力学告诉我们，三个应力主面上的正应力称之为主应力，而这三个面上仅存在正应力，而无切应力。由大到小依次排列，称之为三个主应力（最大，居中，最小）。

之前我们已经学会了如何获取其横截面上的应力量，这里再重新学习一个关于构造几何体的方法，十分实用。

构造几何体

首先创建上图两个坐标系，这坐标系要注意XY的位置关系，我们要寻得轴向横截面的情况，需要调整XY垂直于轴向。坐标系不一定要在几何上，坐标系用于定位横截面的位置。

选择坐标系单击鼠标右键，创建构造面或者新建横截面，这里都剪力一下，方便自己后面使用。如下所示：

系统会自动创建两个构造面以及两个横截面，自己可以从树型窗口或者从new section plane查看结果。

主应力结果分析

非偏心梁段应力

可见仅存在正应力，而没有剪应力（几乎为0），属于材料力学里面的应力主面，因此其上面的正应力即为主应力。如果从纵向观察（第一与第三云图结合查看），可见其符合平面应力状态。其实这是很容易理解的，该段的梁仅存在轴向拉伸，中间段存拉伸与弯曲（按照力学简化，横截面偏心距导致弯矩）。在这种力学效应下，两侧的段短梁其横向的力是极小的，可以查看其变形效应，查看如下：

从纵向变形云图可见其变形量不足0.1mm，这说明其横向力是极小的，因此纵向截面是不存在不可忽略的剪切应力的，这是从另一角度说明。

平面应力状态下，其拉伸应力大小为2522psi，即该面上最大主应力为2522psi，不相信可以自己查看最大主应力，下面也给出该面的最大主应力图示：

根据以上信息（平面应力状态，最大主应力，最小主应力），可以画出平面应力的莫尔圆，然后得出最大剪切应力的。

计算得到最大剪切应力数值为（σ1-σ2）/ 2 =，（2520-0）/2=1261。我们根据软件查看最大剪切应力，看下软件计算的为多大的，如下所示：

查看发现计算的基本一致，精度还是挺好的。这里分析的是非偏心的梁段应力解释情况。

偏心梁段应力

观察偏心梁的横截面法向应力，我们发现存在许多条彩色的条纹，有正有负（对照左侧的注释条查看）。因此如果你有强迫症或者想要精确一点就需要建立横截面上的一条路径，直接精确查看，我们可以有针对性地取点。

要求不高的，直接使用构造面加网格显示如上，然后使用探针探测需要点的数值即可。没办法，我个人有一点强迫症（强迫症是症

），所以建立了一条路径，取了正中一个点，以及最大最小值。如下图所示：

三个应力对应着为（顶边、中间、底边）：33247psi、2522psi、0psi。这三个力，两个是拉伸，一个是压缩。起点对应的是拉伸，终点是压缩，底边拉应力，顶边压应力。

可见在纵向仍然是平面应力状态，其实这个根本就不用查看，我们前面分析表明其横向载荷极小，导致的剪切应力应该也是极小的，这种小到可以忽略的。我们接着查看三个最小主应力如下所示：

我们得到三个点的最小主应力分别为：0、0、-28204psi。注意下，之所以写成0，是因为与勤勉最大主应力比较，可见它可以忽略不计。这差的不是一点儿，而是差了几个数量级。

依据上面的数据，我们以莫尔应力圆计算最大剪切应力，计算如下：

横截面路径上底点

横截面路径上的中点

横截面路径上顶点

综上可见最大剪切应力分别是：16623.5psi、1261.0psi、14102.0psi。查看软件获得如下数值：

从底点到顶点的三个数值为：16623.89psi、1261psi、14102psi，可见数值几乎都对齐了，精度是极高的。

本文仔细的对照了偏心梁中主应力与材料力学莫尔应力圆。虽然有了比较详细的介绍，但是心中仍然有许多疑问，目前未能弄懂，之后再对此部分进行补充说明。

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注：仅记录学习FEM的一个过程，表达的是个人观点与认识，欢迎一起讨论学习。有疑问可以私，本号没有留言功能，无法互动。本人小白一枚，正在努力的路上