应力分析的常规方法：原理与应用

应力分析模块集成在Inventor中，运行Inventor，进入到零件或者钣金环境下，单击【应力分析】标签栏【开始】面板上的【应力分析】工具按钮，则进入到应力分析环境下，如图14-1所示。可以看到在应力分析环境下：

（1）此时的工具面板已经变成了【应力分析】面板。

（2）浏览器的标题栏也变成了“应力分析”，其中包含有【载荷和约束】、【结果】等选项。

（3）在功能区中，增加了【应力分析】标签栏，其中有一些在应力分析过程中能够用到的工具按钮，如【网格视图】按钮、【边界条件】按钮、【最大结果】等按钮以及【变形样式】列表框。

Inventor的应力分析模块由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，所以Inventor的应力分析也是采取有限元分析（FEA）的基本理论和方法。有限元分析的基本方法是将物理模型的CAD表示分成小片断（想象一个三维迷宫），此过程称为网格化。

网格（有限元素集合）的质量越高，物理模型的数学表示就越好。使用方程组对各个元素的行为进行组合计算，便可以预测形状的行为。如果使用典型工程手册中的基本封闭形式计算，将无法理解这些形状的行为。图14-2所示是对零件模型进行有限元网格划分的示意图。

图14-1 进入应力分析环境

图14-2 对零件模型进行有限元网格划分

Inventor中的应力分析是通过使用物理系统的数学表示来完成的，该物理系统由以下内容组成：

（1）一个零件（模型）。

（2）材料特性。(www.xing528.com)

（3）可应用的边界条件（称为预处理）。

（4）此数学表示的方案（求解）。要获得一种方案，可将零件分成若干个小元素。求解器会对各个元素的独立行为进行综合计算，以预测整个物理系统的行为。

（5）研究该方案的结果（称为后处理）。所以，进行应力分析的一般步骤是：

（1）创建要进行分析的零件模型。

（2）指定该模型的材料特性。

（3）添加必要的边界条件以便于与实际情况相符和。

（4）进行分析设置。

（5）划分有限元网格，运行分析，分析结果的输出和研究（后处理）。使用Inventor做应力分析，必须了解一些必要的分析假设。

（1）由Autodesk Inventor Professional提供的应力分析仅适用于线性材料特性。在这种材料特性中，应力和材料中的应变成正比例，即材料不会永久性地屈服。在弹性区域（作为弹性模量进行测量）中，材料的应力—应变曲线的斜率为常数时，便会得到线性行为。

（2）假设与零件厚度相比，总变形很小。例如，如果研究梁的挠度，那么计算得出的位移必须远小于该梁的最小横截面。

（3）结果与温度无关，即假设温度不影响材料特性。如果上面三个条件中的某一个不符合时，则不能够保证分析结果的正确性。