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為什么仿真聚酰亞胺電極橫向形變時應力值遠小于軸向形變的情況?

瀏覽:1904 回答:1

對如圖所示的片狀結構(lengthX=860um;lengthY=70um;lengthZ=2um)進行靜力學仿真,研究其近端面固定,遠端面沿Z軸位移后,結構的應力分布

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為什么仿真聚酰亞胺電極橫向形變時應力值遠小于軸向形變的情況?的圖2

材料為聚亞酰胺polyimide,定義為各向同性材料。材料參數為:楊氏模量2.5GPa,Poisson’s ratio=0.34;

仿真設置:

1.     近端面使用remote displacement,設置為所有自由度均為約束

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為什么仿真聚酰亞胺電極橫向形變時應力值遠小于軸向形變的情況?的圖4

2.     遠端面使用remote displacement,設置為沿Z軸位移1000um;其余自由度均為約束

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為什么仿真聚酰亞胺電極橫向形變時應力值遠小于軸向形變的情況?的圖6

結果:

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為什么仿真聚酰亞胺電極橫向形變時應力值遠小于軸向形變的情況?的圖8

結果顯示材料的內部應力最大為70Mpa。

問題是:該材料實際上類似塑料,在拉伸小位移后就應該有很大的應力。該材料拉伸強度為231Mpa。按仿真的設定,遠端沿Z軸位移1000um,其余自由度不動。根據勾股定律,這個結構的長度已經被拉伸458um了,但是應力還遠小于拉伸強度。

作為對比,下面做了一個沿著X軸的拉伸,設定遠端面沿著X軸位移20um;

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為什么仿真聚酰亞胺電極橫向形變時應力值遠小于軸向形變的情況?的圖10

應力結果如下:

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為什么仿真聚酰亞胺電極橫向形變時應力值遠小于軸向形變的情況?的圖12

此時應力最大達到了433Mpa。

沿著X軸20um的位移,應力有433Mpa,而沿Z軸位移1000um應力最大卻只有70Mpa。而且根據實際使用這個材料的老師說1000um位移下材料應該斷裂了。本人初學ANSYS,對該問題不大理解。我自認為可能是這幾個方面可能有問題:材料參數不完備,約束負載有誤;求解器設定。希望能得到解答。萬分感謝!


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(1)
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三木先森
第三張圖最大應力234Mpa,已經超過了拉伸強度,所以彈性算法已經失效了,你要用彈性來算最大應力應該不超過屈服強度,算法才有效。不然就要用彈塑性分析,你要考慮斷裂,建議使用顯性模塊,把失效參數添加,可以模擬斷裂
2021年3月6日
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