選材的案例
基于ANSYS的多層堆疊模塊焊接殘余應力分析及選材優化
基于ANSYS的多層堆疊模塊焊接殘余應力分析及選材優化
張 彥，許 典，趙希芳
( 南京電子技術研究所，江蘇 南京 210039)
摘 要：分析了某多層堆疊模塊的焊接殘余應力，討論了各功能層不同選材、焊接順序對模塊殘余應力的影響，并給出了優化方案。利用ANSYS軟件進行有限元分析計算，采用ANAND本構模型描述焊錫的黏塑性行為，采用基于接觸的多點約束( Multi-point Constraint，MPC) 算法實現焊錫層與功能層的跨尺度自由度耦合。計算結果表明，焊接順序對模塊殘余應力影響較小，各功能層的選材需要綜合考慮模塊變形及應力安全裕度。剛度較大的底板層可以同時降低模塊變形和高溫共燒陶瓷( High Temperature Co-fired Ceram-ic，HTCC) 層應力。熱膨脹系數較小的蓋板層可以降低HTCC層應力，但會增大模塊整體變形。底板選用Al /SiCp( 65%) ，蓋板采用可伐合金，可以得到變形及應力安全裕度均滿足要求的方案。
展開 金屬選材的基本原則和方法
(2) 找出主要和次要的廣義許用應力指標，以重要指標作為選材的主要依據。
(3) 根據主要性能指標，選擇符合要求的幾種材料。
(4) 根據材料的成型工藝性、零件的復雜程度、零件的生產批量、現有生產條件、技術條件選擇材料及其成型工藝。
(5) 綜合考慮材料成本、成型工藝性、材料性能、使用的可靠性等，利用優化方法選出最適用的材料。
(6) 必要時選材要經過試驗投產，再進行驗證或調整。
上述只是選材步驟的一般規律，其工作量和耗時都是相當大的。對于重要零件和新材料，在選材時，需要進行大量的基礎性試驗和批量試生產過程，以保證材料的使用安全性。對不太重要的、批量小的零件，通常參照相同工況下同類材料的使用經驗來選擇材料，確定材料的牌號和規格，安排成型工藝。若零件屬于正常的損壞，則可選用原來的材料及成型工藝；若零件的損壞屬于非正常的早期破壞，應找出引起失效的原因，并采取相應的措施。如果是材料或其生產工藝的問題，可以考慮選用新材料或新的成型工藝。
2選材依據
（1）負荷情況
工程材料在使用過程中受到各種力的作用，有拉應力、壓應力、剪應力、切應力，扭矩、沖擊力等。材料在負荷下工作，其力學性能要求和失效形式是和負荷情況緊密相關的。
在工程實際中，任何機械和結構，必須保證它們在完成運動要求的同時，能安全可靠地工作。例如要保證機床主軸的正常工作，則主軸既不允許折斷，也不允許受力后產生過度變形。又如千斤頂頂起重物時，其螺桿必須保持直線形式的平衡狀態，而不允許突然彎曲。對工程構件來說，只有滿足了強度、剛度和穩定性的要求，才能安全可靠地工作。實際上，在材料力學中對材料的這三方面要求都有具體的使用條件。在分析材料的受力情況，或根據受力情況進行材料選擇時，除了考慮材料的力學性能外，還必須應用材料力學的有關知識進行科學的選材。
展開 『轉貼』支持中國創意產業，Autodesk 促進建筑設計選材數字化
為了進一步提供更加優質快捷的服務，Autodesk 公司此次與《中國建筑師品牌材料手冊》編委會達成共識，將設計選材數據庫與設計師的專業設計平臺進行對接，通過數字版本的圖形格式，協助設計師提高選材效率，縮短設計師制作方案和施工圖的時間。此次合作是 Autodesk 倡導數字概念理念的成功運用。隨著合作的更深一步進行，Autodesk 公司也將為其客戶提供更多的增值服務，這也表達了 Autodesk 公司誠心回饋中國用戶，促進我國建筑設計業創新發展的美好愿景。
關于 Autodesk
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展開 模具選材的三個原則
（三）模具滿足經濟性要求
在給模具選材是，必須考慮經濟性這一原則，盡可能地降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用產材料就不用進口材料。另外，在選材時還應考慮市場的生產和供應情況，所選鋼種應盡量少而集中，易購買。
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雙色模具選材要滿足什么樣要求？
非標沖壓件的合理選材須知
非標沖壓件選材時，首先要滿足工件的使用要求：強度、剛度、導電性、導熱性、重要性、耐腐蝕等。滿足沖壓工藝條件應具有良好的塑性和表面質量、板料的厚度。
非標沖壓件加工常用的金屬材料一般分為兩種，一種為黑色金屬，另一種是有色金屬。
黑色金屬一般指鋼鐵材料，主要指鐵、錳、鉻及其合金，如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。她們具有：光澤、有良好的導電性、導熱性與機械性能，有正的溫度電阻系數的物質。
有色金屬一種有色金屬為基體（通常大于50%），加入一種或幾種其他元素而構成的合金。有色金屬通常指除去鐵（有時也除去錳和鉻）和鐵基合金以外的所有金屬。有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，電阻比純金屬大、電阻溫度系數小，具有良好的綜合機械性能。有色金屬在機械制造、建筑業、電子工業、航空航天、核能利用等得到廣泛應用。
如果需要定制的非標五金沖壓件是結構件，金屬材料各種各樣，可依據自己產品的特色，考慮該產品只是單純的結構？還是需要搞氧化？還是提升壽命？還是起加重加固作用？如果是產品的外觀結構件，需著重注意的首先是選材，大多的外觀件常用鋁合金、不銹鋼、冷扎板等材料。鋁合金的加工方式有陽極氧化、噴砂、拉絲等工藝處理。不銹鋼的常用加工有電鍍、噴涂等工藝方式。而選用冷扎板做外觀件，大多都是需要噴涂烤漆等工藝。一些導電類的非標五金沖壓件，大多的材料還是選擇銅材。黃銅、磷銅、鈹銅、紫銅等一些導電性能佳的原材料。有些還需要再做后期鍍金、鍍銀的處理以提升性質。
展開 各種無機酸化工閥門的選材
據有關統計，化工設備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工閥門選型時首先要注意選材的科學性。
通常有一種誤區，認為“不銹鋼是萬能材料"，不論什么介質和環境條件都捧出不銹鋼閥門，這是一種極大的錯誤。
化工閥門的材質應該根據介質的不同，具體問題具體分析，不能一刀切。下面針對一些常用化工介質談談選材的要點:
硫酸
作為強腐蝕介質之一，硫酸是用途非常廣泛的重要工業原料。
不同濃度和溫度的硫酸對材料的腐蝕差別較大，對干濃度在80%以上、溫度小干80℃的濃硫酸，碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性，但它不適合高速流動的硫酸，不適用作泵閥的材料;普通不銹鋼如304(0Cr18Ni9)、316(0Cr18Ni12Mo2Ti)對硫酸介質也用途有限。
因此輸送硫酸的泵閥通常采用高硅鑄鐵(鑄造及加工難度大)、高合金不銹鋼(20號合金)制造。氟塑料具有較好的耐硫酸性能，采用襯氟閥門是一種更為經濟的選擇。
鹽酸
絕大多數金屬材料都不耐鹽酸腐蝕(包括各種不銹鋼材料)，含鉬高硅鐵也僅可用干50℃、30%以下鹽酸。
展開 雙色模具選材要滿足什么樣要求？
模具選材是整個雙色模具加工過程中非常重要的一個環節，雙色模具選材需要滿足三個原則，滿足耐磨性、強韌性等工作需求，同時應滿足經濟適用性。
1、耐磨性。坯料在模具型腔中塑性變形時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產生劇烈的摩擦，從而導致雙色模具因磨損而失效。所以雙色模具材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，雙色模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數量、形態、大小及分布有關。
2、強韌性。雙色模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導致脆性斷裂。為防止雙色模具零件在工作時突然脆斷，雙色模具要具有較高的強度和韌性。雙色模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態。
3、疲勞斷裂性能。雙色模具工作過程中，在循環應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。雙色模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
4、高溫性能。當雙色模具的工作溫度較高進，會使硬度和強度下降，導致模具早期磨損或產生塑性變形而失效。因此，雙色模具材料應具有較高的抗回火穩定性，以保證雙色模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。
5、耐冷熱疲勞性能。有些雙色模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致雙色模具失效。
冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6、耐蝕性。
展開 模具選材的三個原則！
（三）模具滿足經濟性要求
在給模具選材是，必須考慮經濟性這一原則，盡可能地降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用產材料就不用進口材料。另外，在選材時還應考慮市場的生產和供應情況，所選鋼種應盡量少而集中，易購買。
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展開 模具選材原則
模具選材原則
一）滿足工作條件要求
1．耐磨性
坯料在模具型腔中塑性變性時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產生劇烈的摩擦，從而導致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數量、形態、大小及分布有關。
1．強韌性
模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。
模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態。
2．疲勞斷裂性能
模具工作過程中，在循環應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。
模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
3．高溫性能
當模具的工作溫度較高進，會使硬度和強度下降，導致模具早期磨損或產生塑性變形而失效。因此，模具材料應具有較高的抗回火穩定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。
4．耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6．耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。
展開 軸類零件選材及熱處理工藝分析
6 軸類零件選材舉例
（1）機床主軸。下圖是C6132臥式車床主軸，工作時主要承受交變彎曲應力、扭轉應力作用和一定的沖擊載荷，運轉較平穩。要求具有良好的綜合力學性能，錐孔、外圓錐面、花鍵表面要求耐磨。 現選用45鋼制造，其工藝路線如下：
下料→鍛造→正火→粗加工→調質→半精加工（花鍵除外）→局部淬火（內外圓錐面）+低溫回火→粗磨→銑花鍵→花鍵感應淬火+低溫回火→精磨。
整體調質硬度可達到220～250HBS；內外圓錐面采用鹽浴局部淬火和低溫回火，硬度為45～50HRC；花鍵部分采用高頻感應淬火和低溫回火，硬度為48～53HRC。
（2）內燃機曲軸。右圖是175A型農用柴油機曲軸簡圖，由于該柴油機的功率（4.4KW）不大，故曲軸承受的彎曲應力、扭轉應力和沖擊載荷不大。但曲軸在滑動軸承中工作，軸頸部位要求具有較高的硬度和耐磨性。具體要求是：σb≥750MPa，整體硬度為240～260HBS，軸頸處表面硬度≥625HV，δ≥2％，Ak≥12J。現選用Q700-2，鑄造成形，其工藝路線如下：
鑄造→高溫正火→高溫回火→機械加工→軸頸處氣體滲氮。
高溫正火是為了獲得均勻細小的珠光體基體，提高強度、硬度和耐磨性。高溫回火是消除正火造成的應力。軸頸處滲氮是為了提高軸頸處的表面硬度和耐磨性。
文章來自我愛機械制圖。
展開 實戰拉伸模具設計經驗：拉伸系數、吃透參數，學會選材，拉伸模成功了一大半
下面小編給大家一些實戰拉伸模具設計經驗，供大家參考：
選材
一般拉伸件產品材料是由客戶指定，但是同一種材料可能會有不同型號，比如冷軋板就分：08Al、08、08F、10、15、20號鋼，如果選擇不當就可能設計不出合格產品。
開毛坯料
一般規則且形狀簡單的回轉體拉伸產品，大部分都屬于非變薄拉伸，可以直接根據其拉伸前、后面積不變原則進行確定。如果是形狀非常復雜的拉伸件，有時可能材料會出現嚴重的流動而變薄，一般無法精確計算其開料尺寸，都是事先用3D展開預估，也就是所謂的試料。
拉伸計算系數
拉伸系數非常重要，一個拉伸件需要分幾步拉伸才能保證不出現開裂、起皺等問題都需要用拉伸系數公式進行計算。是拉伸工藝核算中的首要工藝參數之一，一般用它來決議拉伸的次序和次數。
但是，拉伸系數也不是固定不變的。影響拉伸系數m的因素比較多，其中包括：材料型號、厚度、拉伸結構類型、拉伸次數、拉伸速度、拉伸鑲件圓弧過度大小等等。不過，一般都可以查表進行大概計算。
拉伸常見試模問題
拉伸件在調試模具過程中經常會遇到拉裂、起皺等問題。如果出現拉裂，需要考慮材料流動問題，可以在凹模上涂潤滑油(不要在凸模涂)，或者在產品靠凹模一面覆0.013--0.018mm的薄膜。
."多則皺，少則裂”，按此方法判斷材料的流動情況。辦法有：調整壓邊圈的壓力、增加拉深筋、改變上下模鑲件的圓弧過度半徑、工件上切工藝口等。
拉伸件總之是比較有技術含量的模具類型，不管是對設計、加工、組裝、還是調試都是一個挑戰，需要十分謹慎。
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掌握拉伸系數、吃透參數，學會選材，拉伸模成功了一大半
下面小編給大家一些實戰拉伸模具設計經驗，供大家參考：
選材
一般拉伸件產品材料是由客戶指定，但是同一種材料可能會有不同型號，比如冷軋板就分：08Al、08、08F、10、15、20號鋼，如果選擇不當就可能設計不出合格產品。
開毛坯料
一般規則且形狀簡單的回轉體拉伸產品，大部分都屬于非變薄拉伸，可以直接根據其拉伸前、后面積不變原則進行確定。如果是形狀非常復雜的拉伸件，有時可能材料會出現嚴重的流動而變薄，一般無法精確計算其開料尺寸，都是事先用3D展開預估，也就是所謂的試料。
拉伸計算系數
拉伸系數非常重要，一個拉伸件需要分幾步拉伸才能保證不出現開裂、起皺等問題都需要用拉伸系數公式進行計算。是拉伸工藝核算中的首要工藝參數之一，一般用它來決議拉伸的次序和次數。
但是，拉伸系數也不是固定不變的。影響拉伸系數m的因素比較多，其中包括：材料型號、厚度、拉伸結構類型、拉伸次數、拉伸速度、拉伸鑲件圓弧過度大小等等。不過，一般都可以查表進行大概計算。
拉伸常見試模問題
拉伸件在調試模具過程中經常會遇到拉裂、起皺等問題。如果出現拉裂，需要考慮材料流動問題，可以在凹模上涂潤滑油(不要在凸模涂)，或者在產品靠凹模一面覆0.013--0.018mm的薄膜。
."多則皺，少則裂”，按此方法判斷材料的流動情況。辦法有：調整壓邊圈的壓力、增加拉深筋、改變上下模鑲件的圓弧過度半徑、工件上切工藝口等。
拉伸件總之是比較有技術含量的模具類型，不管是對設計、加工、組裝、還是調試都是一個挑戰，需要十分謹慎。
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展開 模具設計——拉伸系數、吃透參數，學會選材，拉伸模就成功了一大半
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選材
一般拉伸件產品材料是由客戶指定，但是同一種材料可能會有不同型號，比如冷軋板就分：08Al、08、08F、10、15、20號鋼，如果選擇不當就可能設計不出合格產品。
開毛坯料
一般規則且形狀簡單的回轉體拉伸產品，大部分都屬于非變薄拉伸，可以直接根據其拉伸前、后面積不變原則進行確定。如果是形狀非常復雜的拉伸件，有時可能材料會出現嚴重的流動而變薄，一般無法精確計算其開料尺寸，都是事先用3D展開預估，也就是所謂的試料。
拉伸計算系數
拉伸系數非常重要，一個拉伸件需要分幾步拉伸才能保證不出現開裂、起皺等問題都需要用拉伸系數公式進行計算。是拉伸工藝核算中的首要工藝參數之一，一般用它來決議拉伸的次序和次數。
但是，拉伸系數也不是固定不變的。影響拉伸系數m的因素比較多，其中包括：材料型號、厚度、拉伸結構類型、拉伸次數、拉伸速度、拉伸鑲件圓弧過度大小等等。不過，一般都可以查表進行大概計算。
拉伸常見試模問題
拉伸件在調試模具過程中經常會遇到拉裂、起皺等問題。如果出現拉裂，需要考慮材料流動問題，可以在凹模上涂潤滑油(不要在凸模涂)，或者在產品靠凹模一面覆0.013-0.018mm的薄膜。
."多則皺，少則裂”，按此方法判斷材料的流動情況。辦法有：調整壓邊圈的壓力、增加拉深筋、改變上下模鑲件的圓弧過度半徑、工件上切工藝口等。
拉伸件總之是比較有技術含量的模具類型，不管是對設計、加工、組裝、還是調試都是一個挑戰，需要十分謹慎。
如果你的人生還沒有方向，還在迷茫，建議去學好一門技術，不斷提升自己的能力。
展開 【專業知識】超全的各種材料性能對比！
材料大類
金屬與合金
聚合物
陶瓷
木與木制品
復合材料
電阻率-成本
電性能或/和低成本部件選材參考
1、下圖主要用于需要較低的價格以及良好的電絕緣性（如插頭外殼）或良好的導電性（例如電力電纜）組件時選材參考。
2、良好的電導體通常是良好的熱導體和良好的電絕緣體是良好的熱絕緣體，所以下圖也可用于需要良好的熱絕緣（例如用于窯壁）或熱傳導性（例如，用于煎鍋）產品的選材參考。
電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量。某種物質所制成的原件（常溫下20°C）的電阻與橫截面積的乘積與長度的比值叫做這種物質的電阻率。單位：Ω·m。
材料大類
金屬與合金
聚合物
陶瓷
木與木制品
復合材料
可回收性-成本
可回收或/和低成本部件選材參考
1、下圖只要用于識別材料的可回收性特征，特別是那些既昂貴又可回收的材料應該投入更多。
2、盡管成本高，復合材料卻難以回收，因為很難將纖維和基體分開。
3、熱塑性塑料常常可以回收利用。熱固性塑料可回收性低。
展開 冷作沖壓模具選擇模具鋼，還真的挺有學問呢
?
冷作沖壓模具如何選材，主要從冷沖裁模、冷拉深模及冷鐓模及冷擠壓模四個方面來給出冷作沖壓模具選材的建議。
一、冷作沖壓模具的特點
① 冷沖裁模：磨損，崩刃，斷裂；② 冷拉深模：磨損，咬合，劃傷；③ 冷鐓模： 脆斷，開裂，磨損；④ 冷擠壓模：擠裂，疲勞斷裂，塑性變形，磨損。
二、冷作沖壓模具選材建議
1）冷沖裁模選材
2）冷拉深模選材
3）冷擠壓模選材
4）冷鐓模選材
如論多忙我們都要不斷的學習充實自己，實力是價值最直觀的體現
一度抱怨是沒有用的，大家都是一天24個小時，沒有誰比誰容易，只要你想改變，永遠來得及
學習什么時候都不晚，從現在開始
模具設計/數控編程千人學習交流群，有興趣的同學可以加我微信拉你進群哦：tz06234
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