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如何从零开始处理CAE材料曲线

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 作为一名算上加班时长有着十五年工作经验的资深CAE工程师,今天想和大家聊聊材料这一块的内容。


       在碰撞仿真中,材料的参数设置对仿真精度起到非常关键的作用。


        今天就来带大家体验下制作一个可应用到实际仿真的材料的完整流程。


1        

材料的关键参数有哪些




在开始前我们要搞清楚材料的一些基本参数,这就要涉及到材料力学的亿点点知识了。


弹性模量也叫杨氏模量,是工程应力应变曲线屈服段的斜率,也就是应力与应变的比值,金属通常为210000Mpa或20600Mpa,塑料为2350Mpa。


泊松比是指材料在单向受拉或受压时,横向正应变与轴向正应变的比值,也称为横向变形系数。它是反映材料横向变形的弹性常数。泊松比的定义是横向正应变与轴向正应变比值的绝对值,金属一般为0.34,塑料一般为0.39。


密度质量与体积的比值,在碰撞和NVH分析中非常重要,在不同的单位制模型中,密度经常会搞差好几个数量级,导致分析结果不准。


(图片来自网络)


应力应变曲线:通过实验设备万能机对金属样条拉伸得到工程应力应变曲线,应力为力与样条截面面积的比值,应变为拉伸长度与初始长度的比值。


屈服强度拉伸过程中,金属材料在屈服点前是弹性变形,过了屈服点则变为塑性变形,即产生永久变形。

塑料材料的韧性没有金属材料好,在拉伸试验中基本没有屈服阶段,因而只能通过规定塑性变形的方法来测定。工程设计中常以已产生0.2%残余应变时的应力定义为材料的屈服强度,又称为条件屈服极限。


抗拉强度材料应力值超过抗拉强度,材料被判定为破坏,也就是失效。


断裂延伸率:抗拉强度的应力值对应的应变值,材料塑性应变值超过断裂延伸率,即判定材料破坏,也就是失效。


应变率:应变率是指单位时间内的应变变化量


2        

如何得到材料的工程应力应变曲线






像材料的一些基本参数,如泊松比,弹性模量,密度,这些参数,我们可网上查阅得到,下一篇文章我将会介绍几个常用查找材料参数的官方网站。

工程应力应变曲线可以问材料供应商要,或者委托外面的第三方实验室做实验获得,这个比较费钱。

上面两种方法都是最优的方法,最差的就是我下面教大家的穷人版方法,上网找一个,自己处理。


3        

白嫖工程应力应变曲线



网上找了一个铝合金的工程应力应变曲线

(图片来自网络)


使用我们的曲线提取工具Digitizer把坐标点提取出来。


保存为Excel文件,注意:应变带百分号,应力单位Mpa



4        

把工程应力应变曲线转变为有效应力应变曲线        


大家这里可以参考我以前的文章,手搓有效应力应变曲线。

这里我就直接上科技了。


(软件界面)

  1. 选择带有工程应力应变曲线值的Excel文件

  2. 输入对应的sheet名

  3. 输入数值的范围第几行到第几行

  4. 输入应变所在第几列

  5. 输入间隔多少数据取值(实际实验拉出来的曲线值有几千个点,需要过滤成几十个点


(处理完后的有效应力应变曲线)


5        

用JASON COOK材料本构拟合



这里大家也可以参照我之前的文章,在EXCEL里使用规划求解器手搓拟合曲线,并延长应力应变曲线到应变为1。


这里我就直接上科技了。(注意这里的应力的单位要转变为Gpa才能去拟合)


(软件界面)


(拟合的最终结果)


软件自动根据JC本构公式将有效应力应变曲线延长至应变为1


(最终得到的有效应力应变曲线)

最后我们把材料的基本参数和有效应力应变曲线填入24号材料卡片的关键字中即可。

6        

如何白嫖软件        


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这不又到了年底,所以小编决定把转变工程应力应变曲线这个软件免费赠送给大家。

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来源:FEAer
断裂碰撞材料NVH试验
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:2024-11-22
最近编辑:5小时前
FEAer
本科 | CAE工程师 到点就下班的CAE打工人
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