材料拉伸斷裂的案例
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實驗模擬
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實驗模擬
作者：大龍貓 微信公眾號：CAE_ANSYS
拉伸斷裂實驗是測試材料的經典實驗，可以測量材料的應力應變曲線，測量材料的抗拉強度，作為經典的實驗如何獲取其模擬過程呢？仿真分析軟件AYSYS在默認的情況下，無論受力多大都不會被拉斷，其主要原因是算法的問題。
復合材料疊層結構的拉伸斷裂仿真 ￥800
本案例基于COMSOL軟件中的固體力學模塊的損傷模型模擬了一復合疊層結構在受到兩端拉伸作用下的拉伸變形過程以及斷裂帶生成過程，模擬結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
基于Material studio拉伸-斷裂過程的Perl腳本
在材料科學的研究中，拉伸-斷裂過程一直是科學家們探索的焦點。這一過程涉及復雜的力學行為和材料內部微觀結構的變化，對于理解材料的性能至關重要。然而，傳統的實驗方法不僅耗時耗力，而且難以捕捉到微觀尺度上的所有細節。
為了滿足科研工作者對材料性能更深入、更精細的研究需求，我們推出了一款基于Perl語言的Material Studio模擬腳本。這款腳本能夠高效模擬材料的拉伸-斷裂過程，幫助科學家們在計算機中重現實驗場景，從而更深入地理解材料在受力過程中的行為。
該腳本通過強大的算法和精確的物理模型，能夠模擬材料在不同條件下的拉伸過程，包括應力-應變關系、微觀裂紋的萌生與擴展等關鍵參數。研究人員可以根據需要調整模擬條件，實時觀察材料性能的變化，從而快速篩選出具有優異性能的材料候選者。
此外，該腳本還具備高度的靈活性和可擴展性。研究人員可以根據自己的研究需求，輕松定制模擬流程，添加新的物理模型或分析方法。這一特點使得該腳本不僅適用于學術研究，也適用于工業界的材料設計與優化。
總之，我們的模擬拉伸-斷裂過程的Perl腳本為材料科學研究提供了強有力的工具。它不僅能夠提高研究效率，節省實驗成本，還能夠揭示材料性能背后的微觀機制，為新材料的設計與開發提供有力支持。我們相信，這款腳本將成為材料科學領域研究的重要助手，推動科學研究的不斷進步。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡
展開 高強度、水增強修復硅烷齊聚物的多相組裝
硅基聚合物材料由于其特殊的防水性、耐溶劑性和生物相容性而被廣泛應用于汽車、建筑、食品和柔性電子等領域。但是聚合物材料在使用過程中不可避免地會受到損傷或破壞，這將影響材料的機械性能，進而縮短其使用周期。為了增強硅基聚合物材料的穩定性及其使用壽命，科學家們通過往其中引入活性添加劑或設計動態共價鍵、氫鍵相互作用及金屬配位相互作用等制備得到了一系列可以修復的硅基聚合物材料。但是這些材料的機械強度普遍偏低，如何實現硅基材料的良好修復性能，并保證其較高的機械強度成為了一大挑戰。
最近，香港城市大學姚希教授課題組在《德國應化》發表了題為“Multiphase-Assembly of Siloxane Oligomers with Improved Mechanical Strength and Water-Enhanced Healing” 的文章，并被選為當期的VIP論文。為了同時實現良好修復性能及較高力學強度，研究人員通過引入2-脲基-4[H] 啶酮 (UPy) 的四重氫鍵將硅烷齊聚物進行多相組裝得到具有三維網絡結構的硅基超分子聚合物材料 (UP)3T。所制備材料的拉伸斷裂強度可達 47.49 ± 1.03 MPa，動態熱機械分析 (DMA) 得到的室溫儲存模量高達 151.4 ± 10.7 MPa；受損材料在70°C修復12 h后修復效率可達到90%以上。不同于常規的氫鍵輔助的可修復材料，該材料具有水增強修復的特性，即在70°C水中修復5 min后其拉伸斷裂強度是原始材料拉伸斷裂強度的98%。通過與其他具有修復性能的硅基材料相比，硅基超分子聚合物材料 (UP)3T兼具良好的修復性能及較高的機械強度。
展開 
材料的理論斷裂強度 附晶體材料強度與斷裂微觀理論下載
材料力學低碳鋼拉伸試驗中，材料的變形分為四個階段：彈性階段、屈服流動階段、強化階段和徑縮斷裂階段，如圖1，其中當材料經過d點后，材料很快發生斷裂，該點對應的應力σb即為強度極限。但這只是實驗觀察到的現象，它與材料的理論斷裂值還有很大的區別。
假設材料的斷裂是由于原子間距被拉的太遠，超過了極限從而發生的斷裂。我們知道，原子之間的力與原子間的距離存在一定的關系，當原子靠的特別近的時候，原子間存在排斥力，當原子離的比較遠的時候，原子間存在相互吸引力，在某一距離下，原子間的作用力為0，即平衡位置。
現在我們來考慮原子間的力與應力的關系，根據應力的定義
顯然，曲線上的最大值σm即代表原子間的最大結合力——理論斷裂強度，即在理論上認為材料應力超過σm時將被拉斷。作為一級近似，該曲線可用正弦曲線表示。
而實際上，對于純鐵的抗拉強度是只有170～270MPa左右，我們熟知的Q235鋼，其抗拉極限為375～460MPa，Q345鋼的抗拉強度約是490-620MPa，遠遠低于材料的理論斷裂強度。主要原因在于公式(11)表示的是理想材料的斷裂強度，也就是說材料中沒有任何的缺陷。但這是不可能的，材料在冶金、鑄造、加工等過程中難免會產生一些初始缺陷，造成應力集中從而大大降低了材料的強度缺陷。
下載地址：晶體材料強度與斷裂微觀理論
展開 單元生死方法控制拉伸斷裂 ￥199
單元生死方法控制拉伸斷裂
作者：大龍貓 微信公眾號：CAE_ANSYS
拉伸實驗是測試材料性能的基礎實驗，實際測試中會將試件在力的作用下拉斷。而仿真分析軟件AYSYS在默認的情況下，無論受力多大都不會被拉斷，其主要原因是算法的問題。
ANSYS默認的算法為求解KX=F方程的隱式算法，其結果更加準確，但是其不能計算斷裂等效果，而相應的顯式算法則可以根據每一步的結果來判斷其材料是否拉斷，在ANSYS Workbench中可以計算顯式算法的有Explicit dynamic和ls dyna，兩者對于計算拉斷都是可以的。但是其主要問題是你默認的計算方式需要完備的材料相關的理論和拉斷的準則，對于部分材料沒有相關的理論，則不易使用。
展開 abaqus拉伸斷裂
abaqus拉伸斷裂
Abaqus拉伸斷裂模擬 ￥20
<p>Abaqus狗骨頭拉伸斷裂模擬，鋼材拉伸斷裂模型，提供cae文件、odb文件、視頻教程，可供參考學習！</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202510/attachment/383ddbe1c3de403f9cdd33e4acf856b8.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
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展開 沖壓廠帶您找出直接影響沖壓件拉伸系數的因素
4、凸凹模間隙及表面粗糙度，凸、凹模間隙大，表面粗糙度小、硬度高、拉伸系數值可減小。但間隙過大，表面粗糙度過大、拉伸時材料易起皺斷裂。
5、有無壓邊圈，有壓邊圈拉伸時，增大了材料抗壓力，材料不易起皺，拉伸系數值可取小些；無壓邊圈拉伸時，毛坯表面無抗壓力，故材料易起皺，拉伸系數值可取大些。
6、拉伸沖壓件的拉伸速度，拉伸過程的行程速度過高，材料變形急劇，容易產生拉伸斷裂；拉伸速度慢，材料在拉伸過程中變形均勻，則不易產生拉伸斷裂，拉伸系數可取小些。拉伸速度一般為200~350mm/min,多工位傳遞拉伸速度為220~280mm/min。
7、使用適當的潤滑劑，在拉伸過程中,材料與模具之間有摩擦存在，所以要有專用的沖壓拉伸潤滑油，摩擦力大不僅使拉伸系數增大,拉伸力增加而且會磨損,刮傷模具和工件間表面所以是有害的，因而利用潤滑條件發揮傳力區的變形潛力來補償不均勻性,既能提高傳力區的承載能力,又能促進整個變形區順利進行塑性變形。所以在拉伸中潤滑條件是必備的。
展開 Abaqus狗骨頭拉伸斷裂失效模擬 ￥30
下面是視頻中的工程文件inp，大家可以下載一下供大家參考學習
一文搞懂：金屬材料的拉伸試驗 附《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》下載
8）用游標卡尺測量縮頸處最小直徑
3、金屬材料拉伸過程中的四個階段
試驗最終得到的拉伸曲線，實際上是載荷－伸長曲線，在這個曲線中有四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段、頸縮階段。
1）彈性階段: 隨著荷載的增加，應變隨應力成正比增加。如卸去荷載，試件將恢復原狀，表現為彈性變形，此階段內可以測定材料的彈性模量E。
2）屈服階段: 普碳鋼：超過彈性階段后，載荷幾乎不變，只是在某一小范圍內上下波動，試樣的伸長量急劇地增加，這種現象稱為屈服。如果略去這種荷載讀數的微小波動不計，這一階段在拉伸圖上可用水平線段來表示。塑性變形是突然開始且載荷數會突然下降，如果全部卸除荷載試樣將不會恢復原長表現為永久形變。而對于鋁合金來說，彈性區域的結束點并非伴隨著載荷的突然下降或其他明顯的變化從彈性階段到塑性階段是一條平滑漸變的曲線。
3）強化階段：試樣經過屈服階段后，曲線呈現上升趨勢，由于材料在塑性變形過程中不斷強化，材料的抗變形能力有增強了，這種現象稱為應變硬化。若在此階段卸載載荷到零時，變形并未完全消失，應力減小至零時殘留的應變稱為塑性應變或殘余應變。
4）頸縮階段和斷裂階段，試樣伸長到一定程度后，荷載讀數反而逐漸降低。
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動力電池殼用鋁合金高應變高速率拉伸行為及斷裂特性研究
導讀
從汽車安全性角度，必須要考慮鋁合金等輕量化材料車身在碰撞中的抗沖擊性以及承受沖擊載荷的能力。由此，研究鋁合金在應變速率為1s-1～103s-1范圍的動態力學性能，成為新能源汽車安全可靠性仿真與評估的重要參量。
3003鋁合金作為低強度汽車動力電池封裝材料，其動態力學特性成為汽車受撞擊苛刻條件下殼體損傷程度評估，乃至動力電池防泄漏安全設計及管理的關鍵指標，但相關研究鮮有公開報道。本文研究了不同應變速率下3003鋁合金的動態拉伸行為，結合DIC數字圖像技術、掃描電鏡和顯微硬度等，著重分析了動態拉伸過程的變形與斷裂特征，為該材料的應用提供一些參考。
01
實驗部分
0
1
不同應變速率拉伸的應力與變形行為
從圖a、b可知，屈服強度和抗拉強度隨應變速率增加呈現兩階段特性，當應變速率小于100 s-1時，屈服強度和抗拉強度隨應變速率增加緩慢增大；當應變速率大于100 s-1時，應變速率的強化作用增大；隨應變速率增加，伸長率也增大。圖1c的流變應力-應變曲線表明，3003鋁合金不僅具有應變速率敏感性，同時塑性隨應變速率提高而增大。
圖2所示為選取圖1a中A-F點應力150N/mm2下和斷裂前的應變云圖，并和斷裂試樣宏觀樣品照片對比。從圖可知，在應力150N/mm2條件下，應變值在標距范圍內近似均勻分布；隨應變速率提高，應變值下降；圖中試樣中央區出現了明顯的應變集中區；隨應變速率的增加，應變集中區影響面積變大。
展開 COMSOL混凝土細觀單軸拉伸斷裂模擬基于相場損傷模型
相場斷裂理論
現階段在有限元框架下模擬裂紋擴展的數值分析方法主要有單元刪除法、界面單元法、擴展有限元 (XFEM)等；相場理論是通過在尖銳裂縫擴展的邊界引入0~1的相場來反映材料的損傷或斷裂程度，通過相場的控制方程來實現變量的演化。相場 (phase-field) 斷裂模型是一種彌散式裂紋模型，是基于傳統 Griffith理論, 通過能量平衡理論研究裂紋的擴展行為，與其他斷裂理論相比，相場理論具有便于描述裂紋的形成、分岔等復雜情況，網格敏感性較小等優點。
模型樣圖
建模采用的CAD模型樣圖可在下面鏈接下載：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開 ansys后處理要看的那些應力
這其實就是基礎的材料力學問題：
什么時候可以查看某方向的應力
應力的定義。我們分析后查看應力，目的就是在于確定該結構的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢？比如混凝土、鋼材，應該就是用萬能壓力機進行的單軸破壞。也就是說，我們在ANSYS計算中得到的應力，總是要和單軸破壞試驗得到的結果進行比對的。所以，當有限元模型本身是一維或二維結構時，通過查看某一個方向，如plnsol,s,x等，是有意義的。但三維實體結構中，應力分布要復雜得多，不能僅用單一方向上的應力來代表結構此處的確切應力值——于是就出現了強度理論學說。
材料力學中的四種強度理論
1、第一強度理論：最大拉應力強度理論
該理論認為，材料破壞的主要因素是最大拉應力，無論何種狀態，只要最大拉應力達到材料的單向拉伸斷裂時的最大拉應力，則材料斷裂。其中，某點的最大拉應力數值，就是其第一主應力數值。
2、第二強度理論：最大拉應變理論
引起材料破壞的主要因素，是最大拉應變。無論何種狀態，只要最大拉應變達到材料拉伸斷裂時的最大應變值，則材料斷裂。此時，形式上將主應力的某一綜合值與材料單向拉伸軸向拉壓許用應力比較，這個綜合值就是等效應力——equivalent stress。相關公式。
3、第三強度理論：最大切應力理論
引起材料屈服的主要因素是最大切應力，不論何種狀態，只要最大切應力達到材料單向拉伸屈服時的最大切應力，則認為材料屈服：
4、第四強度理論：畸變能理論
彈性體在外力作用下產生變形，荷載做功、彈性體變形儲能，稱之為應變能(分為畸變能和體積的改變能)。引起材料屈服的主要因素是畸變能密度，無論何種狀態，只要畸變能密度達到材料單向拉伸屈服時的畸變能密度，材料就屈服。
展開 材料的應力應變拉伸曲線圖集及CAE分析常用材料屬性匯總femfat常用材料匯總 ￥2.99
分析材料資料，如有需要可以自行下載查看，附件限額50MB，如有需要，可以單獨聯系我
1、車身底盤常用金屬材料-FEMFAT
2、FEMFAT_50_材料對照表
3、幾百種材料的應力應變拉伸曲線圖集（英文）
4、CAE分析常用的材料屬性表
5、更多
