首页/文章/ 详情

强度理论那点事!脆性材料篇!一文搞定库伦-莫尔准则!

7天前浏览133

强度理论    

    材料破坏的形式有两种:脆性断裂和塑性屈服。强度理论分为两类:针对脆性断裂的强度理论,针对塑性屈服的强度理论。    

    本文主要介绍针对脆性断裂的强度理论第一强度理论与莫尔强度理论。

第一强度理论

    在ANSYS中查看第一主应力:    
   

    对于第一强度理论,在应力工具中对应最大拉伸应力:

    官方帮助节选:

莫尔强度理论

    莫尔强度理论(库伦-莫尔强度理论,或称为C-M强度理论)假定:当剪切应力和法向应力的组合达到一个临界值时,材料会发生断裂。    

    以法向应力为横坐标,以剪切应力为纵坐标绘制应力圆与斜直线,如下图所示(称为莫尔强度理论的应力圆图解)。

   
    当最大的应力圆在斜直线的内部,表示材料不失效,相反则材料失效。μ和τi决定了材料的断裂边界(强度理论)。 

    假设μ和τi已知,则可以绘制斜直线,以圆周通过原点构造两个应力圆和斜直线相切,如下图所示。

   

    设m为斜直线与水平轴夹角的正弦值,可得关系式如下:

   

    莫尔强度理论的解析式:

或者

   

    莫尔强度理论的三维应力空间图解:

   

    莫尔强度理论的二维应力空间图解:

   

    在拉伸试验和扭转试验中,莫尔强度理论与脆性材料的断裂行为不一样,所以需要进行修正,称为修正莫尔强度理论。简单来说就是结合了第一强度理论的莫尔强度理论。

    修正莫尔强度理论的三维应力空间图解:

莫尔强度理论与ANSYS

    在ANSYS中:对于第一强度理论,可以直接查看第一主应力;对于第三强度理论,可以直接查看应力强度;对于第四强度理论,可以直接查看等效应力。    
    应该强调,对于莫尔强度理论,ANSYS不能直接查看相关应力,换言之,ANSYS不直接提供所谓的莫尔应力。    
    在本号前作脆性材料强度校核仿真实战!库伦-摩尔断裂准则!修正摩尔断裂准则!中,通过自定义结果功能,定义了如下表达式。可以认为该应力为莫尔应力(只是一种称谓)。    
   
    虽然ANSYS不提供所谓的莫尔应力,但提供了库伦-莫尔应力工具。    
   
    官方帮助节选:    
   

莫尔强度理论案例实战

    案例描述见本号前作脆性材料强度校核仿真实战!库伦-摩尔断裂准则!修正摩尔断裂准则!,这里不赘述。

    已知抗拉强度为214MPa,抗压强度为770MPa。    
   

    直接获得外表面的莫尔应力安全系数约为:2.15

   
    根据公式计算获得m=0.565,利用用户定义结果,获取C12,C23,C31的最大值:    

    计算获得外表面的莫尔应力安全系数约为:770/358=2.1    

   

   

来源:一起CAE吧
断裂理论材料试验ANSYS
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-11-14
最近编辑:7天前
侠客烟雨
硕士 竹杖芒鞋轻胜马,一蓑烟雨任平生
获赞 108粉丝 85文章 148课程 0
点赞
收藏
作者推荐

ANSYS 与 ABAQUS 的节点解与单元解对比

ANSYS的节点解与单元解 在ANSYS的后处理中,有节点解和单元解的概念,这其实来自于经典界面。在Workbench界面中,有平均解和未平均解的概念。平均解就是节点解,未平均解就是单元解。 在实际工程仿真中,对比单元解和节点解,常用于判断网格尺寸是否合适。一般认为,单元解和节点解相差5%以内,应力达到网格无关解,注意这不是绝对的。 ABAQUS的节点解与单元解 在ABAQUS中并没有单元解和节点解的概念,但有平均的概念。 首先读者要注意:一个节点属于多个单元,所以从不同单元出发,一个节点拥有多个节点应力。 对于等效应力来说: Compute scalars before averaging:先计算单元积分点位置的等效应力,然后外推得到单元节点位置的等效应力,然后对节点位置的多个等效应力进行平均(怎么平均取决于Averaging threshold)。简言之:在平均之前计算等效应力。 Averaging threshold :默认为75%,当某节点的最大与最小等效应力之差小于全场的最大与最小等效应力之差的75%,对该节点的等效应力进行平均计算。 Compute scalars after averaging:先获得单元积分点位置的应力分量,然后外推得到单元节点位置的应力分量,然后对节点位置的多个应力分量进行平均,最后计算等效应力。简言之:在平均之后计算等效应力。 由此可得: 1)当Averaging threshold为100%(完全平均),ABAQUS的Compute scalars before averaging对应ANSYS的节点解,即平均解。 2)当Averaging threshold为0%(未平均),ABAQUS的Compute scalars before averaging对应ANSYS的单元解,即未平均解。 3)大部分情况下,Compute scalars after averaging与平均解和节点解更接近。 总结 仿真应用的复杂性体现在两个方面: 1)仿真模型不复杂,仿真类型复杂。比如断裂仿真,流固耦合仿真,高度非线性仿真等; 2)仿真类型不复杂,仿真模型复杂。比如大型复杂结构的线性或弱非线性分析; 复杂模型和复杂类型都有可能出现在工程仿真。但总体来说:复杂模型偏工程,复杂类型偏科研 来源:一起CAE吧

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈