動態力學行為
關注創建者：丁峰 創建時間：2015-11-24
動態力學行為的視頻教程
CATIA Motion Analyst從概念設計到詳細設計，仿真高端機械系統并無縫優化其動態行為。
CATIA Motion Analyst 從概念設計到詳細設計，仿真高端機械系統并無縫優化其動態行為。 1、高端運動仿真是實現出色機械系統的完全虛擬開發的關鍵。運動分析師可以在完全集成的MODSIM環境中預測和優化復雜機械系統的運動學和高級高頻動態行為。 2、此角色的核心運動分析應用程序包含并擴展運動工程應用程序的運動仿真功能。
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基于Lsdyna的金屬切削過程仿真教學
采用Lsdyna軟件對刀具切削金屬的動態切削過程進行有限元模擬,在LSPP中對仿真結果進行后處理，提取出切屑形狀、切削力、工件切削變形等信息，在切削仿真過程中為了保證與實際切削過程的一致性，采用J-C本構模型對工件的動態力學行為進行描述，參數如下，本文所用參數由實驗結果標定而來，成果已經發表在核心期刊中。附件中提供完整K文件供參考。
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動態力學行為的實例教程
然而，該復合材料在服役時極易受到較強的沖擊載荷，因此，掌握纖維增強 PC 復合材料在寬應變率范圍內的力學行為特征和失效機理顯得尤為重要。
本文使用注塑成型工藝制備玻璃纖維增強 PC 復合材料，在 0.001～ 1000 s-1應變率范圍內開展纖維方向不同的玻璃纖維增強PC復合材料的拉伸力學行為實驗研究，并結合掃描電鏡對材料的失效機理進行系統分析。
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樣品制備
實驗采用與商業化電子產品外殼相同的制備工藝——注塑成型，確保材料微觀結構與實際產品一致。材料體系為短玻璃纖維增強PC復合材料，玻璃纖維質量分數為20%，纖維長度控制在0.1-0.2mm。
制備的平板試樣厚度控制在2.0mm，隨后按0°（流動方向）、45°和90°（垂直流動方向）三個方向切割成標準測試試樣，模擬外殼注塑成型后不同位置的纖維取向狀態。
圖2 拉伸試件的加工及試件尺寸（單位：mm）
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評價方法設計
不同應變率下的拉伸實驗均在室溫下進行。
準靜態拉伸實驗在電子萬能材料實驗機上（圖3）開展，試件標距段長度為 7 mm，因此，設置拉伸速率為 0.007 mm/s。
圖3 25t電子萬能試驗機
中應變率拉伸實驗設備為高速拉伸實驗機（圖4），設置拉伸速率為 7 mm/s。
圖4 高速拉伸實驗機
動態拉伸實驗在分離式霍普金森桿裝置（見圖 5）上開展。動態拉伸實驗中，采用高強度粘膠將試件粘貼于入射桿和透射桿之間，氣室中的壓縮氣體推動炮管內圓環管，圓環管撞擊入射桿端部的法蘭盤，在入射桿內部產生拉伸應力波。當應力波傳遞到試件時，部分應力波通過試件標距段后向透射桿傳遞，另一部分應力波則以反射波形式沿入射桿傳回。
展開 由應力平衡條件導出： （4） ；將式（4）代入（1）、（2）、（3）式可得 （5） （6） （7）
所以， 在應力平衡的條件下可采用式（5）、（6）、（7）來計算材料的動態壓縮的力學行為。
03
霍普金森桿的應用
霍普金森壓桿實驗主要用于研究材料在沖擊荷載下的應力-應變關系和破壞機理，包括：
巖石、混凝土、陶瓷材料試驗;
塑料、復合材料、泡沫材料、減震材料等材料試驗;
高聚物、炸藥、固體推動劑材料試驗等。
應用：采用霍普金森桿可獲得納米增強泡沫材料在不同沖擊速度下的吸能能力，如下圖所示。
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動態荷載下應力-應變關系
靜態荷載下，材料應力σ=應變ε·楊氏模量E。
而在動態荷載下，材料力學性能會與加載率（應變率）顯著相關。高幅值短持續時間脈沖荷載所引起的材料力學性質的應變率效應，對于抗動載的結構設計與分析是非常重要的。這些動載來自常規武器爆炸、偶然爆炸和高速撞擊等許多軍事和民事事件。
展開 材料在沖擊、爆炸、高壓和動態應變率下的行為 第 2 版
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電子書
材料在沖擊、爆炸、高壓和動態應變率下的行為 第 2 版
中文（簡體） |2025 年 |ISBN-10：3031928776 |305 頁|Epub PDF （正確） |87 兆字節
本書全面研究了在動態載荷（包括沖擊、爆炸、高壓和高應變率）下控制固體破壞的基本原理。它介紹了實驗和理論研究，并根據實驗數據和既定的分析解決方案驗證了數值分析。探索的材料包括金屬多層板、功能分級材料、先進復合材料、智能材料和天然物質。
展開 特別地，提出“動態雙面神”行為構架兩種技術之間的聯系。太陽能光熱轉換和輻射制冷作為一對孿生應用，在各種場景中動態調控的便利性和節能性應當被充分重視。提出“動態雙面神”這一新概念，呼吁研究者更深入地關注這類應用，以更好迎接智能化時代的挑戰。綜述成果以“Dynamical Janus-like Behavior Excited by Passive Cold-Heat Modulation in the EarthSun/Universe System: Opportunities and Challenges”為題發表于《Small》期刊。
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圖文導讀
綜述內容主要從三個方面進行討論：
(1) 動態雙面神行為提出：
圖1. 雙面神和動態雙面神行為示意圖
“雙面神”用來描述具有兩種不同特性的材料或納米粒子，廣泛形容物體靜態物化特性（如不同的表面親/疏水性、磁性、光學特性、電學特性等差異），不同部分的特性有助于改善整體的化學和物理特性，以滿足特定的應用需求。受到這個概念的啟發，引入了“動態雙面神”行為的概念，用來闡述某一材料物化屬性或者某一應用差異化特性動態轉換（圖1）。這些特性可以自適應轉換或者人工控制轉換，是一個動態屬性的概念。不同的特性轉變可能由外部環境刺激信號驅動，包括但不限于溫度、濕度、壓力和光強等因素。
圖2. 經典雙面神與地球-太陽/太空系統中的雙面神行為示意圖
動態雙面神行為的材料：材料導電性轉換，如超導和絕緣之間動態轉換，可以為具有自修復、可重構性和可回收性的多功能電子設備組裝提供可能性。材料潤濕性轉換，如超親水和超疏水之間動態轉換可以為滴液操縱、油水分離、信息加密、水收集等領域提供極大便利。
展開 如果考慮了熱膨脹應變，則僅表示力學應變增量。
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參考測試條件
以下為PCB、IC 半導體以及相關材料有關于PCT（蒸汽鍋測試）的相關測試條件：
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<p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">目前，對于材料力學行為的研究，ABAQUS UMAT技術幾乎成了標配。只要涉及強度預測、失效準則、蠕變、粘彈性、疲勞、應變率效應、固化變形等等研究，大家的論文中如果沒有本構的討論、UMAT或者VUMAT的內容，就會顯得文章沒有深度。即便是用其他的商用軟件，也會涉及到自定義本構的問題。UMAT之于ABAQUS，就像UDF之于Fluent
當下，消費者對電子產品的追求已超越單純的功能性，轉向更極致的審美體驗與更可靠的使用品質。超薄筆記本、平板電腦、智能手機等設備不僅需要輕薄便攜，更要堅固耐用。
圖1 消費電子產品
聚碳酸酯（PC）及其復合材料因其優異的綜合性能，已成為高端電子產品外殼的首選材料。然而，該復合材料在服役時極易受到較強的沖擊載荷，因此，掌握纖維增強 PC 復合材料在寬應變率范圍內的力學行為特征和失效機理顯得尤為重要
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材料在沖擊、爆炸、高壓和動態應變率下的行為 第 2 版
中文（簡體） |2025 年 |ISBN-10：3031928776 |305 頁|Epub PDF （正確）
1、案例介紹
分離式霍普金森壓桿（Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB）主要用于研究材料在高應變率（1e2～1e4?s^?1）下的動態力學行為，如應力-應變關系、應變率效應、溫度效應以及失效模式等。
本案例主要介紹基于ABAQUS韌性金屬材料的SHPB常規仿真建模方法以及波形整形、等效載荷加載等仿真內容。
來源 | Small
作者 | 李政通博士
《淮南子·本經訓》記載：堯之時，十日并出，焦禾稼，殺草木，而民無所食。堯命羿仰射十日，中其九日。日中九烏盡死，墮其羽翼，故留其一日也。這則神話故事雖充滿神秘色彩，寓意深邃引人深思，但其核心在于傳達了一個基本事實：自人類誕生之日起，便始終與自然界氣候變化所帶來的困擾相抗爭，以謀求生存和發展。這一斗爭是持續不斷的
針對這種情況，選取1BA，1A，S3A樣條進行在0.01，0.10，1.00，10.00，100.00s^-1的應變速率進行試驗，研究不同樣條類型PP樣條在不同應變速率下動態力學行為。測試曲線如圖1~3所示。
目前工程材料的工作環境往往涉及到爆炸、高速沖擊、切削、高溫、高應變率等極端條件，此時材料的動態力學性能是人們非常關心的一個重要問題。這類載荷作用時間一般較短(微秒乃至納秒)、沖擊強度高,足以引起大變形乃至破壞，所以研究材料在沖擊載荷作用下的力學性能具有重要的工程意義。
一般情況下材料的準靜態的應變率在10-5~10-2 s-1之間，其動態沖擊的高應變率往往在102 ~104 s-1之間
