試件拉伸
關注創建者：云上_CAE 創建時間：2020-11-08
試件拉伸的視頻教程
ANSYS-WorkBench基礎教程 拉伸試件的準靜態過程+對稱結構分析
本課程主要講解了workbench通過對稱建模的方式對拉伸試件的準靜態過程進行分析，并對分析結果進行擴展顯示。
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基于UMAT的形狀記憶合金本構（Lagoudas模型）
可通過定義馬氏體體積分數來模擬預拉伸應變； 課程資料包含：1. UMAT 2.Lagoudas本構介紹 3.CAE和inp文件 4.參考文獻 注：本課程不定期更新，SMA拉伸試件的循環拉伸-卸載；不同預應變的SMA拉伸曲線；SMA的剪切超彈性仿真等等。購買本課程的小伙伴有任何相關此本構的疑問，可留言或私聊，保證讓你滿意！
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【第二講】深入理解與掌握（2.0h）
本節目錄 4.Abaqus中常用材料本構 5.在Abaqus中定義材料模型 例子2：材料試件單軸拉伸仿真 6.Abaqus定義裝配 7.網格劃分技術 例子3：網格劃分實例 對課程涉及內容如有問題，請在下方留言。 更多需求歡迎留言或加QQ群630822568提出。 如果覺得課程還不錯，請給個五星好評。謝謝！
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試件拉伸的實例教程
在用gtn模型模擬如圖所示的圓棒缺口試件的拉伸過程時，有幾個小問題，請教各位！
將圓棒試件簡化成二維軸對稱的1/4模型，如何提取載荷位移曲線？
拉伸過程屬于準靜態過程，采用explicit模擬，需不需要先做頻率提取？如果做頻率提取，是采用1/4模型，還是建立整體模型？還是要用三維模型？邊界條件如何選取？
基于LS-dyna模擬拉伸試件的硬化和失效情況
主要目的：
了解隨動硬化和各向同性硬化的區別
了解在LS-dyna中的失效準則
如需詳細k文件，在公眾號：CAE備忘錄，回復 hardening 可獲取。
問題描述：
拉伸試件的尺寸為100X10X10，一端固定，另一端施加循環運動，觀察試件中間薄弱點，分析兩條試件隨動硬化和各向同性硬化的區別。
材料屬性：
密度：7850kg/m3
楊氏模量：210GPa
泊松比：0.3
屈服極限：400Mpa
切線模量：1000Mpa
材料設置：
導入模型hardening.k，雙擊keyword>MAT > 003-PLASTIC_ KINEMATIC，將RO-ETAN的數值填入對應的空格。BETA是硬化參數，數值從0-1變化，當BETA=0時，表示材料是隨動硬化，屈服面大小不變，沿塑性應變方向移動；當BETA=1時，表示材料是各向同性硬化，屈服面位置不變，大小隨應變而變化；0 < β < 1 時， 為混合硬化。這里為了作對比，將創建兩種材料，一個是隨動硬化，一個是各向同性硬化。
建立失效準則：
在本例003-PLASTIC_ KINEMATIC中參數FS可以設置當單元達到極限的塑性應變可把單元刪除，024- PIECEWISE- LINEAR- PLASTICITY中的FAIL也是設置塑性應變作為失效準則。在本教程中將用極限應力來作為失效準則。雙擊MAT> 000-ADD_ EROSION，在MID中選擇對應失效材料，在SIGP1中填寫失效應力750Mpa。
設置輸出：
雙擊DATABASE > ASCII_option，在Default DT中輸入5e-5并按ENTER。
展開 本帖詳細闡述標準試件在準靜態拉伸工況下變形斷裂的建模方法，輸出拉伸力-位移曲線，以便與測試結果進行對標。
以下為仿真結果與輸出的力-位移曲線：
基于LS-dyna的試件拉伸拉斷分析
圖5 霍普金森桿裝置
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結果分析
3.1 應變率敏感性
為方便表示，將玻璃纖維方向為 0°、45°和 90°的試件分別編號為 T-0、T-45 和 T-90。 T-0、T-45 和T-90 試件在 0.001～1000s-1范圍內的工程應力-工程應變曲線如圖6所示。由圖 6可知，玻璃纖維方向不同的試件均具有較強的應變率敏感性，表現為隨著應變率的升高，拉伸強度和破壞應變均增大。
圖6 玻璃纖維方向不同的玻璃纖維增強 PC 復合材料在不同應變率下的工程應力-工程應變曲線
3種試件在不同應變率加載下的拉伸強度和破壞應變見圖7。統計圖7中3種試件的拉伸強度和破壞應變數據可知，當加載模式由準靜態逐漸轉變為高應變率加載時，試件斷裂失效模式由脆性斷裂逐漸向韌性斷裂轉變。
圖7 玻璃纖維方向不同的玻璃纖維增強 PC 復合材料在不同應變率下的工程應力-工程應變曲線
在同一應變率下，玻璃纖維方向為 0°的試件的拉伸強度高于另外兩種試件，而破壞應變低于其他兩種試件。其中, 同一應變率下，玻璃纖維方向為 45°和 90°的試件的拉伸強度和破壞應變均較為接近，說明玻璃纖維方位角從 0°增至一定角度后再繼續增大對試件的拉伸強度和破壞應變的影響不明顯。
3.2 微觀損傷機理分析
圖8分別對比了3種玻璃纖維增強PC復合材料在 0.001～1000 s-1加載區間內拉伸斷裂后的斷口微觀形貌。從圖8中可觀察到，短玻璃纖維增強 PC 復合材料中玻璃纖維的角度不完全相同，主要是因為短玻璃纖維質量極輕，注塑方法只能控制大部分玻璃纖維為同一方向，后續研究可通過調節短玻璃纖維注塑速率等改善這一問題。
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其中, 同一應變率下，玻璃纖維方向為 45°和 90°的試件的拉伸強度和破壞應變均較為接近，說明玻璃纖維方位角從 0°增至一定角度后再繼續增大對試件的拉伸強度和破壞應變的影響不明顯。
3.2 微觀損傷機理分析
圖8分別對比了3種玻璃纖維增強PC復合材料在 0.001～1000 s-1加載區間內拉伸斷裂后的斷口微觀形貌。
沒有測量殘余應力數據，但在從橢圓形試件加工材料拉伸試樣時觀察到的可忽略不計的變形表明殘余應力很低。因此，殘余應力未納入本研究中的數值模型。真實應力-應變關系是從拉伸試樣試驗獲得的工程應力-應變曲線生成的，材料非線性通過分段線性應力-應變模型納入數值模型，以模擬應變硬化區域。
圖1 拉伸試件尺寸
圖2 拉伸試件
通過萬能試驗機對復合材料試件進行拉伸試驗，將試驗加載速度設置為2 mm/min，同時采用DIC應變測量儀測量試件的應變，并通過傳感器和數據采集系統記錄載荷和位移數據，試驗中試樣均加載到試件失效為止。參考國內外資料，CFRP結構件的宏觀參數數值見表1［9，13-14］。
（1） 模型尺寸與網格
拉伸試件模型形狀為長方形，幾何尺寸根據聚合物基復合材料拉伸性能標準試驗方法確定，截面草圖如下圖所示。層合板單層厚度0.2mm，鋪層順序為，總厚度為1.6mm。
拉伸模型草圖尺寸
采用C3D8R單元對模型進行網格劃分，劃分結果如下圖所示。注意：由于層合板具有8層，因此對模型劃分網格時，厚度方向應為8的倍數個網格，本案例中使用8個網格。
（1）15個不同取向晶粒的多晶模型
15個不同取向晶粒的多晶模型，采用狗骨單軸拉伸試件進行數值試驗，有限元模型如下圖所示。開展單軸拉伸，UMAT采用隱式分析，VUMAT采用顯式分析。
圖 1 單軸拉伸多晶有限元模型
不同晶粒的材料參數設置如下：
圖 2 多晶材料不同取向的設置
圖 3 計算完成的截圖
單軸拉伸UMAT和VUMAT計算得到的力-位移響應如下。
">2號試樣：僅在表面安裝LY21應變片</span></li><li><span style="color: rgb(68, 68, 68);">3號試樣：不</span> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">安裝任何應變片（用伸長計測試）</span></li></ul><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">對試件進行單軸拉伸試驗
img src="https://img.jishulink.com/upload/202209/0a1e888c95b84acf87ab222efcae04cb.jpg" alt="圖5.jpg" height="410" width="538"></p><p class="ql-align-center">圖5 腐蝕 20 年后結構有限元模型 </p><p>如圖6為一個帶腐蝕坑的低碳鋼拉伸試件
10 通過標準試件的一次拉伸試驗，可確定鋼材的力學性能指標為：抗拉強度fu、—屈服點強度——和—伸長率—。
12 韌性是鋼材在塑性變形和斷裂過程中—吸收能量—的能力，亦即鋼材抵抗 —沖擊或振動—荷載的能力。
13 鋼材在250oC左右時抗拉強度略有提高，塑性卻降低的現象稱為—藍脆—現象。
如鑄鐵試件在拉伸時沿橫截面的斷裂和圓截面鑄鐵試件在扭轉時沿斜截面的斷裂。
塑形屈服：材料產生顯著的塑形變形而使構件喪失工作能力，如低碳鋼試樣在拉伸或扭轉時都會發生顯著的塑形變形。
強度理論
1.
試件從成品中隨機切取3個試件做拉伸試驗。
4、電渣壓力焊接頭
防治措施：
每一樓層或施工區段中同鋼筋級別300個接頭為一驗收批，不足300個接頭也按一批計。試件從成品中隨機切取3個試件做拉伸試驗長約500mm。
