International Science and Technology Journal
Published by
Under supervision of
Open Access Journal
ISSN: 2519-9854 (Online)
ISSN: 2519-9846 (Print)
A peer-reviewed and open access journal concerned with publishing researches and studies in the field of applied sciences and engineering
Stress Singularity and Mesh Density of Finite Element Models under Combined Bending and Torsion Loading
| Researcher(s): | |
|---|
| Institution: | The Libyan Higher Technical Center for Training and Production |
|---|
| Field: | التقنيات الميكانيكية و المواد الهندسية |
|---|
| Published in: | 32nd volume - April 2023 |
|---|
الملخص
أدى التقدم السريع في الكفاءة للمحاكاة الحاسوبية على مدى الثلاثين عامًا الماضية إلى جعل تحليل العناصر المحددة (FEA) الأداة الرائدة في الصناعة للتنبؤ بالعمر التشغيلي للمنتج. ومع ذلك، فإن بعض التصاميم ذات اشكال هندسية معنية تحت احمال مختلفة حتى وان كانت صغيرة؛ غالبًا ما يتسبب في زيادة كبيرة وغير واقعية في توقع الإجهاد المراد دراسته. في هذه الدراسة، تم فحص نماذج في ثلاثة ابعاد بمستويات مختلفة من تحسين دقة الشبكة التحليلية (meshing) لقطعة دائرية مصمتة من الألومنيوم مثبتة بزاوية قائمة على حائط، معرضة لحمل الثني والتواء في نفس الوقت. نتائج الإجهاد مقارنة بالنموذج التحليلي وأظهرت تقاربًا جيدًا للشبكة من خلال زيادة دقة التنبؤ بالإجهاد في النموذج ذو الزاوية القائمة المدعومة بتقوس داخلي (fillet) بينما نموذج الزاوية القائمة العادية لم يظهر أي اقتراب (convergence) لقيم الإجهادات الحقيقة برغم من زيادة عناصر الشبكة التحليلية. يبدو أن الإجهاد الاقصى يصل الى قيم عالية جدا كلما زاد عدد عناصر الشبكة بسبب الإجهادات الأحادية stress singularities)).
الكلمات الرئيسية: تحليل العناصر المحدودة ، تحسين الشبكة ، تفرد الإجهاد.
Abstract
The rapid advance in computational efficiency over the last 30 years has made the finite element analysis (FEA) the industry-leading tool to predict a product’s operational lifetime. Nevertheless, local design features under applied loading, even small loads; often cause a significant and unrealistic increase in local stress. 3-D FEA models with different levels of mesh refinement of a right-angled aluminum bracket rod, with and without fillet profile, subjected to bending and torsion loadings were examined. Stress results compared with analytical model and showed a good mesh convergence through increasing resolution of the hexahedral elements in filleted corner case. The right angle model exhibited no convergence. As the number of elements increases to infinity, the peak stress appeared to go to infinity due to stress singularity.