Не все активные точки напряжения связаны с особыми точками напряжения. Локальное уточнение сетки в областях активных точек может исключить эти точки напряжения, характерные для концентрации напряжения, которые не являются особыми.
Характерное поведение особой точки напряжения заключается в увеличении значения напряжения при уточнении сетки (как локально с помощью элементов управления, так и глобально при изменении сетки), и теоретически расходится до бесконечности. Если напряжения в элементах активных точек напряжения не увеличиваются в процессе уточнения сетки и не сходятся по направлению к бесконечному значению, они указывают на концентрацию напряжения (области "закономерного" высокого напряжения).
 |
| Расхождение напряжений рядом с острым входящим углом по мере уточнения сетки указывает на особые точки напряжения. |
Концентрация напряжений характеризуется относительно большими градиентами напряжения относительно смежных элементов в локализованных областях модели. Градиенты высокого напряжения относятся к закономерным концентрациям напряжения и будут сходиться к предельному значению, учитывая достаточное уточнение сетки. Они видны в местах изменения геометрии, например рядом с отверстием в пластине, на границах с наличием разных материалов, а также в точках с контактирующими телами.
 |
| Сходящиеся напряжения рядом с отверстием по мере уточнения сетки указывают на концентрацию напряжения. |
Табличные данные можно найти в литературе с коэффициентом концентрации напряжения максимального или номинального напряжения для проблем с аналитическими решениями (Young, W., Budynas, R., (2001), Roark’s Formulas for Stress and Strain, Chapter 17 – Stress Concentration Factors for Elastic Stress (Kt))
Рекомендации по работе с особыми точками напряжения
-
Для различения особых точек напряжения от закономерных точек напряжения уточните сетку глобально или локально в областях, где обнаружены активные точки напряжения. При повторном запуске инструмента диагностики активной точки напряжения области концентрации напряжения должны быть отфильтрованы, а оставшиеся активные точки напряжения будут указывать на особые точки напряжения. Обратите внимание, что в физической среде особые точки напряжения не встречаются, так как материал обретет текучесть или треснет при превышении напряжением предела максимальной прочности материала.
- Добавьте скругления на острые кромки и "округлите" углы при возникновении градиентов высокого напряжения. Скругление распределяет напряжение поверх более широкой области и эффективно увеличивает объем несущей нагрузки детали. Помните, что в реальности изготовление острых углов всегда приводит к появлению небольшого радиуса скругления.
 |
| Нестандартное распределение напряжения на острых кромках. |
 |
| Плавное распределение напряжения на скругленном угле. |
-
По возможности не применяйте нагрузки на вершинах или вдоль кромок. Распределите нагрузку на соответствующие зависимые области модели для приблизительного насколько возможно расчета настоящих условий нагрузки. Помните, что даже применение нагрузки в качестве особой точки создает особую точку напряжения (σ = P/A и A=0 → σ=∞), распределение напряжения на некотором расстоянии от примененной нагрузки будет верным. В основе создания лежит принцип Сен-Венана, в котором сказано, что разница между эффектами двух разных, но статически равных, нагрузок становится очень малой на достаточно больших расстояниях от нагрузки.
- Особые точки напряжения могут засорять распределения напряжения только локально. Можно проигнорировать эти локализованные области особых точек напряжения, особенно если они не находятся рядом от интересующей области моделирования, и исследовать более отдаленные результаты напряжения, которые должны остаться "незагрязненными".