基于Workbench有限元分析平台和Excel函数预测功能探寻阶梯轴应力集中优化设计问题
- 2026-09-19 05:20:27
基于Workbench有限元分析平台和Excel函数预测功能探寻阶梯轴应力集中优化设计问题
固定左端，右端施加1000N的径向力。 
通过调整R角的大小来获取应力和变形值，R角按照每进行0.5mm增加。循环仿真结果如下，我没有按照顺序上传，太麻烦了。 
那么我们算一下应力与R角的关系：y= -27.1ln（x）+104.27=-27.1ln（5）+104.27=60.65，与结果基本一致，预测函数完全正确。
基于本次模拟，我们几本得出以下两点： 1.应力与R角的关系呈现指数关系，倒角大到一定程度后不会在改变应力值。 2.应变与R角呈现线形关系。 我们知道，应力集中一般与两者个变量有关系，即R角的大小和台阶轴两段直径的比值，后面我会用Matlab进行二元函数的预测，Excel只能做一元函数预测。 欢迎交流。
众所周知，阶梯轴的设计需要使用倒角来降低应力集中问题，那么我们一般设计多大的R角比较合适呢？是不是越大越好呢？
模型：一般要仿真应力集中问题需要将模型网格划分的足够细，本次模型网格大小为0.5mm。
以上循环做了6次仿真，结果统计如下表：分别列出了不同R角对应的应力和应变。
基于以上表格，我们通过Excel的函数预测功能对以上数值分别进行拟合，拟合出来两个函数，R角对应应力的关系是对数关系，对应变形是线性关系。
那么基于以上的函数关系，我们把R角调整到5，看看预测出来的函数关系是否准确。
应变关系：y=-0.0007*R+0.0298=0.0007*5+0.0298=0.0263，与实际的仿真结果一致，完全准确。
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