MAT1材料参数计算公式与参数详解

在OptiStruct这类支持结构分析的求解器中，MAT1是用来定义线性、温度无关且各向同性材料的材料卡片。  

各向同性材料：意味着材料在各个方向上的力学性质相同。  

本文将详细介绍MAT1中的各个参数，并以Steel为例，展示如何计算弹性模量，剪切模量，泊松比，密度参数。  

应力应变曲线：材料力学性能的“指纹”   

MAT1参数说明

1、MID

• 定义：材料标识符（Material Identifier），用于在模型中唯一标识材料。
• 作用：在模型中引用材料属性时使用。

2、E

• 定义：弹性模量（Young's Modulus），是正应力-应变曲线在线弹性域内的斜率。
  
  
• 计算：      
• 作用：描述材料在受力时的刚度。

3、G

• 定义：剪切模量（Shear Modulus），是线弹性范围内剪应力-剪应变曲线的斜率。
• 计算：      
• 作用：描述材料抵抗剪切变形的能力。

4、NU

• 定义：泊松比（Poisson's Ratio），定义为横向应变与纵向应变的比值。
• 计算：      
• 作用：描述材料在一个方向受压时，垂直方向的膨胀或收缩特性。

5、RHO

• 定义：密度（Density），是单位体积的质量。
• 计算：      
• 作用：影响结构的重量和动力学特性。

6、A, TREF, GE（可选）

• A：热膨胀系数，描述材料随温度变化的膨胀或收缩特性。
• TREF：参考温度，通常为材料测试时的标准温度。
• GE：各向异性因子，对于各向同性材料通常不适用。

7、Steel材料案例分析

以常见的结构钢材料为例，我们可以计算或查找以下参数：

• 弹性模量（E）：通常为200 GPa（或200,000 MPa）。
• 剪切模量（G）：对于钢材，      ，假设泊松比      为0.3，则      。
• 泊松比（NU）：钢材的泊松比通常在0.25到0.3之间。
• 密度（RHO）：钢材的密度约为7850 kg/m³。

8、弹性模量计算示例

以弹性模量为例，如果我们在材料测试中得到以下数据：

• 正应力：100 MPa
• 正应变：0.0005

则弹性模量    的计算为：