Ne všechny oblasti vysokého napětí souvisí se singularitami napětí. Při místním zjemnění sítě v oblastech vysokého napětí je možné eliminovat tyto oblasti vysokého napětí vzniklé následkem nesingulárních koncentrací napětí.
Charakteristickým chováním singularity napětí je to, že se hodnota zvyšuje se zjemněním sítě (a to buď lokálně s použitím funkce zjemnění sítě nebo globálně pomocí úpravy sítě) a diverguje teoreticky až k nekonečnu. Pokud se napětí v elementech oblastí vysokého napětí nezvýší při zjemnění sítě a konverguje na konečnou hodnotu, je to znamením koncentrací napětí (oblasti 'legitimního' vysokého napětí).
 |
| Divergující napětí v blízkosti ostrého dovnitř směřujícího rohu při zjemnění sítě indikují singularity napětí. |
Koncentrace napětí jsou charakterizovány relativně velkými gradienty napětí mezi přilehlými elementy lokalizované oblasti modelu. Za předpokladu, že je síť dostatečně zjemněná, gradienty vysokého napětí vzniklé následkem legitimních koncentrací napětí konvergují k limitní hodnotě. Jsou viditelné na místech, kde jsou změny v geometrii, jako je přítomnost díry v desce na hranicích, kde jsou přítomny různé materiály a v bodech, kde se těla dotýkají.
 |
| Konvergující napětí v blízkosti díry při zjemnění sítě indikují koncentrace napětí. |
V literatuře lze nalézt tabulková data včetně faktorů koncentrace maximálního napětí a nominálního napětí pro problémy s analytickým řešením (Young, W., Budynas, R., (2001), Roark’s Formulas for Stress and Strain, kapitola 17 – Stress Concentration Factors for Elastic Stress (Kt))
Doporučení pro zvládání singularit napětí
-
Kvůli odlišení singularit napětí od legitimních koncentrací napětí proveďte zjemnění sítě globálně nebo lokálně v oblastech, kde byly zjištěny oblasti vysokého napětí. Po opětovném spuštění nástroje pro diagnostiku oblastí vysokého napětí by se měly oblasti koncentrace napětí odfiltrovat a zbývající oblasti vysokého napětí budou odkazovat na singularity napětí. Ve fyzickém světě ke koncentracím napětí nedochází, protože se materiál ohne nebo praskne, pokud napětí překročí mez pevnosti materiálu.
- Na místech, kde vznikají gradienty napětí, přidejte zaoblení k ostrým hranám a „zaoblete“ rohy. Zaoblení rozptýlí napětí v širší oblasti a efektivně zvýší nosnou kapacitu dílů. V reálném světě bude mít vyrobený „ostrý roh“ vždy malý poloměr zaoblení.
 |
| Nepravidelná distribuce napětí v ostrých rozích. |
 |
| Rovnoměrná distribuce napětí u rohu se zaoblením. |
-
Pokud možno se vyhněte aplikaci zatížení na vrcholy a podél hran. Distribuujte zátěž do příslušných spádových oblastí na modelu, aby bylo možné co nejpřesněji aproximovat reálné zátěžové podmínky. I když se zátěž použije jako singulární bodové zatížení vytvářející singularitu napětí (σ = P/A a A=0 → σ=∞), distribuce napětí v určité vzdálenosti od aplikovaného zatížení bude stále správná. To je založeno na Saint-Venantově principu, který uvádí, že rozdíl mezi účinky dvou různých ale staticky ekvivalentních zatížení je v dostatečné vzdálenosti od zatížení velmi malý.
- Singularity napětí mohou narušit distribuce napětí pouze lokálně. Tyto lokalizované oblasti singularit napětí můžete ignorovat, zejména pokud nejsou v blízkosti oblasti zájmu ve vaší simulaci, a prozkoumat výsledky napětí ve větší vzdálenosti, které by měly zůstat „nenarušené“.