在进行有限元进行工程计算的时候,我们面对的模型都是三维模型,当模型的几何特征与边界条件满足特定要求的时候,我们可以把三维模型转换成为2D的平面模型来进行计算。
将三维模型转换为2D平面模型进行有限元计算时我们就会碰到平面应变和平面应力的问题。
那么,平面应变和平面应力问题是什么意思呢?这两者有什么区别呢?
下图为平面应变和平面应力问题的总结:
平面应变问题
平面应变指的是应变只发生在平面内,与该面垂直方向的应变可以忽略,例如水坝侧向水压问题、长圆筒问题。适用于Z方向尺寸较大的问题。
平面应力问题
平面应力指的是应力只发生在平面内,与该面垂直方向的应力可以忽略,例如薄板拉压问题,齿轮的传动问题、薄板之间的赫兹接触问题。适用于Z方向尺寸小于X,Y方向尺寸的问题。
不管是平面应力问题还是平面应变问题,其边界条件在模型的任意截面内都要保持一致,也就是不随Z方向长度的变化而变化。
在工程分析中,一般根据厚度方向的尺寸和截面方向的尺寸来判断要简化的问题属于平面应力问题还是平面应变问题。
solidworks中的二维平面问题设置方法
二维平面问题的应用范围:静应力分析、热力分析、非线性分析;新建对应的算例时可以勾选是否使用2D简化的方式来分析问题。
在静应力分析中的2D简化可以选择平面应力、平面应变、轴对称问题,截面定义中,我们可以定义三维模型的截面和截面厚度,定义完成后就会使用这个截面来完成有限元分析。
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