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材料|应变率应该什么时候考虑呢？

1年前浏览692

大家好，我是团长。

秉承【材料特性是一名CAEer必备的基础知识】，在此前的文章中，我们讲了典型金属的应力应变曲线。通过样件的拉伸试验，了解到金属样件从顽强到崩溃的一生。

也讲过工程应力和真实应力的区别，为了获得更精确的仿真计算结果，你可能还需要将自己获得的实验曲线（工程应力应变曲线）进行转换，带入仿真模型中进行材料定义。

本期我们来讲讲应变率。

为什么还要讲应变率呢？

因为就算你考虑了材料的塑性变形、颈缩，考虑了真实应力应变，也不一定很精确。因为你还忘了考虑时间的影响。

什么是应变率呢？

在物理学中，应变速率通常被定义为应变相对于时间的导数。应变率是表征材料变形速度的一种度量，应变对时间的导数，高应变率下纳晶能获得更高的强度和更好的韧性（但是材料的弹性模量并不受此影响）。

如下展示了某种材料的样件的应力应变曲线，在不同速度下（v1<v2<v3）,样件的应力应变曲线出现差异。一般情况下，速度越快，材料的抗性越大，所测得的最大应力也就越大。

为什么拉伸越快，材料反而测得的应力越大呢？

这大概可以理解为材料内部的分子之间存在阻尼吧，就像车在高速行驶时车速越快所受的风阻也就越大一样，材料拉伸速度越快，自然也就阻力越大，抗性越大。

在CAE模型中，所有零件都是需要定义材料的刚性。简单的模型（如刚度）仅需一个弹性模量（E）即可定义；需要考虑塑性变形的模型（如静态挤压）还需要以应力应变曲线来定义；再复杂些还需要考虑应变率的影响（比如碰撞），在模型求解时，自动判断当前的变形速度并选择相应的应力应变曲线。

在不同CAE模型中，选择不同的材料刚性定义方式，是一名CAEer的必备能力。你的模型中，材料是怎么定义的，你懂了吗？

本文完。

来源：CAEer

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首次发布时间：2023-06-27