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MeshFree|模具吊装仿真分析

5月前浏览3749

静强度、静刚度

假定条件

假定条件
最大特点是满足叠加原理
破坏原则
 实际结构的应力状态是非常复杂的,需要提出一些假设,建立普遍适用的强度理论。经过归纳,强度不足引起的失效现象主要还是屈服断裂两种
 一般来说,在静力拉伸荷载作用下,塑性材料的屈服由它的屈服强度所决定;而对于脆性材料,断裂应力由它的抗拉强度决定。

 区分材料是塑性的还是脆性的。最常用的是,用试验拉断后的伸长率来区分,如果伸长率大于5%,就是塑性材料。对于大多数的塑性材料,伸长率都会超过10%。

  塑性材料的失效理论有:最大剪应力理论(Treasca理论)以及最大畸变能理论(Von Mises理论)。

  脆性材料的失效理论包括:最大拉应力理论、最大伸长线应变理论。

最大剪(切)应力理论(第三强度理论)

  认为最大剪应力是引起材料屈服破坏的主要因素。只要有一点的最大剪应力τmax达到单向拉伸屈服剪应力τS时,材料就在该处出现明显塑性变形或屈服。

式中:

σ1和σ3分别为材料在复杂应力状态下的最大主应力和最小主应力

[σ]为材料的许用应力

此理论对于塑性材料的屈服破坏能够得到较为满意的解释。并能解释材料在三向均压下不发生塑性变形或断裂的事实。

需注意:

1.该理论没有考虑中间主应力σ2的影响,但带来的最大误差不超过15%,且在大多数情况下远小于此。
2.第三强度理论曾被许多塑性材料的试验结果所证实,且稍偏于安全。这个理论所提供的计算式比较简单,故它在工程设计中得到了广泛的应用。
3.不能解释三向均值拉应力作用下可能发生断裂的现象。

最大畸变能密度理论(第四强度理论)

形状改变比能 ud是引起材料屈服破坏的主要因素,即认为无论是单向或复杂应力状态,ud 是主要破坏因素。
复杂应力状态下材料的形状改变比能达到单向拉伸时使材料屈服的形状改变比能时,材料即会发生屈服。
对塑性材料,此理论比第三强度理论更符合试验结果,考虑σ1 、σ2 、σ3 三个主应力的共同的影响,在工程中得到了广泛应用。

最大拉应力理论(第一强度理论)

脆性材料的破坏形式是断裂。最大拉应力是引起材料断裂破坏的主要因素,即认为无论是单向或复杂应力状态,只要最大主应力σ1达到材料的强度极限σb ,材料即发生破坏。
需注意:

1.该理论只考虑σ1,而没有考虑σ2σ3的影响

2.当σ10,即没有拉应力的应力状态时,它不能对材料的压缩破坏作出合理解释。
3.σ1必须是拉应力。
适用材料
铸铁、岩石、砼、陶瓷、玻璃
最大伸长拉应变理论(第二强度理论)
最大伸长线应变是引起材料断裂破坏的主要因素,即认为无论是单向或复杂应力状态,ε1是主要破坏因素。只要最大伸长线应变ε1达到单向拉伸断裂时应变的极限值εu,材料即破坏。

   此理论对于一拉一压的二向应力状态、且压应力较大的脆性材料的断裂较符合,如铸铁受拉压时比第一强度理论更接近实际情况。   

适用材料

   石料或砼等材料在轴向压缩试验时,如端部无摩擦,试件将沿垂直于压力的方向发生断裂,这一方向就是最大伸长线应变的方向,这与第二强度理论的结果相近  

需注意:

应变由应力引起,拉应变并不一定由拉应力引起。

轴向压缩时、或二向压应力状态时、二向拉应力状态时、或三向压应力状态时不适合用该理论

小结:

  在常温和静载的条件下,脆性材料多发生脆性断裂,故通常采用第一、第二强度理论;塑性材料多发生塑性屈服,故应采用第三、第四强度理论

  无论是塑性材料或脆性材料:在三向拉应力接近相等的情况下,都以断裂的形式破坏,所以应采用最大拉应力理论

  无论是塑性材料或脆性材料:在三向压应力接近相等的情况下,都引起塑性变形,所以应采用第三或第四强度理论

示例-以MeshFree

第一步:导入几何(最新版支持格式及版本)

对于模具常用的UG-CAD,MeshFree支持11-NX2306版本的*.prt,为了提高导入CAD速度,建议可以导出x_t parasolid格式。

第二步:定义材料

可调用MeshFree自带材料库,也可以自定义

冲裁力=材料厚度×冲裁周长×材料剪切强度×安全系数
=2mm×3652.64mm×517MPa×1.3=4909.88kN

第三步:定义边界和荷载

接触边界

MeshFree支持焊接、滑动、一般接触

钢丝绳
伸长率1.5%,公称直径28mm,钢丝绳级1770钢丝绳长度2m。
沿钢丝绳方向刚度K=500kN/(1.5% ×2m)=16666.7N/mm
运行分析/结果查看
u_(z max)=0.396mm<[u]

压边圈

安全系数n=300/86.8=3.46
上下模座
安全系数n=750/148=5.07
吊装下,上模座的变形

来源:midas机械事业部
疲劳断裂汽车电子UG焊接MeshFreeNFXMIDAS理论材料试验模具
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首次发布时间:2024-05-11
最近编辑:5月前
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