SolidWorks®Simulation-解释FEA结果

FEA在结构分析中提供位移、应变和应力的解，在热分析中提供温度、温度梯度和热流的解。现在，集中于更为直观的结构分析，如何通过或否决一项设计？

为了回答这个问题，需要对结果建立评价标准。比如，可接受的最大变形、最大应力或最低自然频率。

位移或频率标准显然容易建立，而应力标准则不然。

假设我们处理一个应力分析问题，其目的是确保应力在可接受的范围内。为了得到应力结果，需要掌握潜在的失效机理。如果零件断裂，哪个应力分量应对此负责？

讨论各种失效标准超出了本书的范围，任何一本有关材料力学的书都提供了相关内容。这里，仅限于讨论von Mises应力（对等应力）和主应力的区别，二者均是评价结构安全所常用的度量值。

1.von Mises应力 von Mises应力也称为Huber应力，是一个集中了三维应力状态的6个应力分量的应力度量值。其示意图如图0-13所示。

对于一个立方体单元，每个面上作用着一个正应力和两个切应力。由于平衡要求，三维状态的应力只有6个应力分量，即

τ_xy=τ_yx′τ_yz=τ_zy′τ_xz=τ_zx

von Mises应力表达式可由以下在整体坐标系下定义的应力分量表示，即

2.主应力：P1、P2和P3 应力状态也可由三个主应力分量描述，即σ₁、σ₂、σ₃。它们的方向垂直于立方体单元的表面，如图0-14所示。(www.xing528.com)

图0-13 von Mises应力示意图

图0-14 主应力示意图

von Mises应力随之可以表示为

注意von Mises应力是非负的数值。在大多数情况下，使用von Mises应力作为应力度量。因为von Mises应力可以很好地描述许多工程材料结构安全的弹性和塑性性质。

对于这些材料，屈服安全系数或最终破坏安全系数可以通过von Mises应力除以材料的屈服应力（屈服强度）或最终破坏应力（最终破坏强度）得到。

在SolidWorks Simulation中，主应力被记为P1、P2和P3。

P1应力通常是拉应力，用来评估脆性材料零件的应力结果。对于脆性材料，P1应力较von Mises应力更恰当地评估其安全性。P3应力通常用来评估压应力或接触压力。