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材料|应变率应该什么时候考虑呢?
团长
1年前
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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
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