ANSYS线弹性材料模型理论详解与工程应用方法
线弹性材料模型,是一种在工程计算中广泛应用的材料模型,为了让大家熟悉其理论和工程应用的要求,特与大家分享该文章。ANSYS Workbench支持三种线弹性材料模型,即各向同性线弹性,正交各向异性线弹性,各向异性线弹性。![20220616174134-image.png image.png](https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20220616174134-image.png?imageView2/1/w/616/h/278)
1.各向同性线弹性
各向同性弹性材料模型,适合模拟应力-应变符合线性规律的材料,其变化规律如下:![20220616174155-image.png image.png](https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20220616174155-image.png?imageView2/1/w/1576/h/376)
即应力与应变呈现线性变化。大部分材料在小载荷作用下都近似符合该规律,但是当金属材料应力超过了材料的屈服应力时,应力与应变不在是线性关系,如图给出了某金属材料的单轴拉伸试验的应力-应变曲线。
![20220616174214-image.png image.png](https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20220616174214-image.png?imageView2/1/w/666/h/494)
如果使用线弹性材料模型,计算得到的等效应力超过了材料的屈服应力,则说明材料已经进入屈服,线弹性材料模型计算得到结果是偏大的,是错误的,应该使用弹塑性材料模型,当然这里要判断计算模型是否发生了应力奇异。定义线弹性材料模型,只需要两个参数,弹性模量E(杨氏模量)和泊松比
,而剪切模量G可以用弹性模量和泊松比进行表示对于大部分金属和合金而言,
,所以剪切模量大约等于杨氏模量的 40%。,如图给出了某金属材料的弹性模量,泊松比与剪切模量。![20220616174611-image.png image.png](https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20220616174611-image.png?imageView2/0)
杨氏模量可以通过单轴拉伸试验直接测量,而剪切模量可以通过纯扭试验测量。
在单轴试验中,泊松比用于确定材料的横向收缩(或拉升)程度。其容许范围为 -1 <
< 0.5,当其为正值时,表示材料受拉时会在厚度方向上发生收缩。如果泊松比接近0.5,则会导致材料具有近似不可压缩特性,造成求解的困难,如果橡胶材料模型在计算中,就需要用户特别注意。2.正交各向异性材料
正交各向异性材料,主要用来模拟复合材料,各项正交异性材料的应力应变模型可通过给定式中的工程常数(三个弹性模量、三个泊松比、三个剪切模量):![20220616174641-image.png image.png](https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20220616174641-image.png?imageView2/1/w/1580/h/728)
3.各向异性材料
各向异性材料模型,用来表征最一般的材料,需要21个独立的弹性常数,但是在工程中应用的较少。
![20220616174659-image.png image.png](https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20220616174659-image.png?imageView2/1/w/1416/h/410)
获赞 1145粉丝 21382文章 188课程 66