準靜態拉伸
關注創建者：夜時雨 創建時間：2023-01-15
準靜態拉伸的視頻教程
視頻管理 / 準靜態拉伸試驗與ABAQUS數值模擬（JC本構，質量縮放）
準靜態拉伸的簡單介紹和數值模擬操作，本構參數是自己做試驗標定出來的JC硬化參數，由于是準靜態模擬，沒有考慮應變率效應和溫度效應。
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ABAQUS準靜態分析（單向拉伸、三點彎曲、軸向壓縮）
1、基于ABAQUS的單向拉伸準靜態分析（直到樣條斷裂） 對于單向拉伸，失效后沒有刪除單元的問題，請在場變量輸出中勾選status。 2、基于ABAQUS的三點彎曲準靜態分析 有同學做三維實體的三點彎曲出現了穿透問題，其實三維實體的三點彎曲流程和這個是一樣的，定義接觸時選對接觸面，實體網格的單元類型選好，就不會出問題。
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準靜態拉伸模擬及提取期刊論文曲線參數方法、層狀復合材料拉伸模擬
目前共分為三章： （1）對Johnson-Cook模型的應用及參數進行細致講述，同時在abaqus軟件材料定義部分具體的操作詳細講解； （2）在abaqus中建立模型的全過程，進行詳細講述； （3）后處理階段，分析準靜態和力-位移曲線。 第一次做視頻，希望大家見諒。
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準靜態拉伸的實例教程
LS-DYNA考慮熱效應的準靜態拉伸仿真 ￥19.98
本文以材料單軸拉伸試驗為例，說明如何在LS-DYNA中實現熱-力耦合仿真。本例K文件中去除溫度等關鍵字可實現無溫度的準靜態拉伸。
1. 工況
某合金材料以某一速率進行準靜態加載，環境溫度為500攝氏度。試樣網格如圖所示，一端固定，一端進行加載，研究溫度效應對材料的影響。
2. 求解設置
本例子，采用隱式算法，設置*INITIAL_TEMPERATURE、*LOAD_THERMAL，*CONTROL_THERMAL-等關鍵字，實現金屬材料的熱-力耦合求解
3.結果
有效應力云圖：
溫度云圖：常溫算例中，如有僅結構仿真，沒有熱傳導，使試樣中的塑性功90%轉化為溫度。500度算例中，固定端和加載段為剛體材料，不產生熱。
力-位移曲線，從圖中明顯看出溫度的軟化效應。
展開 在應變速率0.001/s至1000/s區間內，要獲得不同數量級下的應力-應變曲線，需要不同的測試設備，即準靜態萬能材料試驗機和高速拉伸試驗機。準靜態萬能材料試驗機可滿足應變速率0.001/s至10/s（準靜態拉伸應變速率）下的測試，高速拉伸試驗機可滿足應變速率10/s至1000/s（高速拉伸應變速率）下的測試。
所以，“如何獲得應變速率0.001/s 至1000/s區間的應力-應變曲線”這一問題，可轉化成“如何將兩套工作原理不同的測試設備測得的結果完美且可靠地整合在一起”。回答此問題，需要從以下四個方面進行設計。
（一）試樣設計
試樣幾何尺寸不一樣，尤其是試樣的平行部長寬不一樣，即使是同一臺測試設備，獲得的測試結果也會不一樣。因此在不同的測試設備上進行測試，試樣的平行部長寬必須一致。
我們知道高速拉伸試驗機具有其倔強性（局限性），所以試樣的設計只能以高速拉伸試樣為基準，設計準靜態拉伸試樣，讓準靜態試驗機的試樣遷就高速拉伸試驗機的試樣，沒有其他選擇。準靜態拉伸試樣的平行部長寬與高速拉伸試樣的平行部長寬一致，只是試樣個子（總長）高些。
（二）應變測量
在常規拉伸試驗中，應變測量設備一般有機械接觸式引伸計、激光引伸計、光學應變測量系統等。既能用于準靜態拉伸測試又能用于高速拉伸測試，當屬激光引伸計和光學應變測量系統。論測量信息的豐富度，似乎光學應變測量系統又要勝一籌。為了獲得應變速率0.001/s 至1000/s區間可靠的應力-應變曲線的一方-應變,暫且選用光學應變測量系統作為應變的測量設備。
展開 準靜態拉伸
1. 如何判斷一個過程是準靜態過程，通常通過不同模型的能量響應。
在abaqus/Explicit 中，有如下能量平衡方程
EI為內能（彈性應變能，塑性耗散能，蠕變或粘彈性耗散能，為應變能，如殼單元或者梁單元的橫向剪切應變儲存的能量）
Ev是粘性耗散能，（阻尼過程做功）
EFD是摩擦耗散能
EKE是動能，
EIHE是內部熱能
EW是外載做的外力功
EPW是由于接觸懲罰
ECW是由于約束懲罰
EMW質量縮放做功
EHF是通過外部通量產生的外部熱能
能量之間可以轉換，但是總量應該是一個常數，這就是能量平衡原理。
2. 單軸拉伸實例說明
圖1 單軸拉伸示意圖
如圖1是一個單軸拉伸示意圖，我們通過質量縮放，縮小自然時間等手段可以對計算進行加速。但是如果加載過快，就會導致速度過大。質量縮放不合理，就會導致質量過大，這兩個選項共同影響動能，如果動能在這個過程中占比超過內能的5%，那我們認為這個就不是準靜態過程。需要調整參數，重新加載。
如果輸出該過程的能量歷史，曲線應該是這樣的。
如果加載過程中，除了要研究的物體，還有施加約束或者剛體，不是我們要研究的主體，但是能量歷史輸出的是整個模型的能量，這時候就要減去剛體部分的動能。分析主體的能量中的動能占比。
圖3 gyroid壓縮過程
如圖3所示，加了兩塊剛體進行加載。那么首先要在歷史輸出中定義壓板的能量輸出，之后再用總的動能減去剛體動能，得到極小曲面的動能。進而來判斷是否滿足準靜態過程。
沒有減去剛體部分動能時，得到的能量曲線是不合理的，如下圖4所示，所以要減去剛體的動能。
圖4 動能與內能曲線
展開 通過模擬不同尺寸的缺口單軸拉伸實驗、單軸壓縮實驗、剪切實驗等，可以獲得一系列斷裂時的應變，進而插值擬合成應力三軸度與斷裂應變的關系曲線。
結論
應力三軸度是一個關鍵的材料性能參數，它不僅影響材料的塑性變形，還直接關系到材料的斷裂和失效。了解和應用應力三軸度對于材料設計、結構優化和工程安全至關重要。隨著計算技術的發展，應力三軸度的分析和應用將更加精確和廣泛，為材料科學和工程領域帶來新的突破。
材料卡片定制服務
國高材分析測試中心聯合行業仿真機構，為客戶提供材料力學性能樣件測試及仿真軟件材料卡片生成服務，具體內容如下：
1.按照客戶的技術要求，進行高分子材料試驗（單向拉伸，缺口拉伸，剪切，雙向拉伸，沖孔，三點彎等）。
2.對材料樣件試驗結果數據進行數據處理，驗證及仿真分析標定。
3.輸出仿真分析標定結果，并根據各種材料本構要求生成相應仿真軟件材料卡片。
4.最終交付材料樣件試驗數據結果及仿真軟件材料卡片。
MAT_24號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,1000/s 5組，試驗重復率或5組。
MAT187號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。
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1.按照客戶的技術要求，進行高分子材料試驗（單向拉伸，缺口拉伸，剪切，雙向拉伸，沖孔，三點彎等）。
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MAT_24號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,1000/s 5組，試驗重復率或5組。
MAT187號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。
3） 壓縮試驗
準靜態壓縮試驗，應變速率是0.001/s、0.01/s，2組，試驗重復至少5組。
4） 三點彎曲試驗
非金屬高速三點彎曲試驗，試驗速度在是50mm/s、150mm/s，300mm/s，試驗重復率在3個。
5） 高速穿孔試驗
對于該試驗，沖擊速度在10,mm/min。
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準靜態拉伸的最新內容
一套基于 MATLAB/Fortran 編寫的二維鍵基近場動力學（Bond-based Peridynamics）數值仿真代碼。程序采用經典的動態松弛算法（Dynamic Relaxation），將動力學方程轉化為解決準靜態問題的工具，模擬二維材料在單軸壓縮載荷下的響應及裂紋擴展過程。
準靜態模擬方案：利用動態松弛代碼，通過人為阻尼迭代，穩定求解準靜態單軸壓縮過程。
相對于準靜態拉伸，動態拉伸過程可以認為是一個絕熱過程，試件在短時間內發生急劇變形，產生的熱不能及時地傳導至周圍環境中，因此，試件變形區域的溫度升高。
MAT169材料卡片的制作
形式
定義
試驗
驗證與生成
參數驗證：根據實際材料試驗數據（如準靜態拉伸、剪切試驗結果）輸入參數，確保TENMAX、SHRMAX等值符合實驗標定。
MAT187號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。
MAT187號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。
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1） 準靜態拉伸試驗
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中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。
MAT187號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：
1） 準靜態拉伸試驗
準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。
2） 中應變率拉伸試驗
中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。
為什么準靜態拉伸試樣總長要比高速拉伸試樣總長要長？這與準靜態拉伸試驗機的夾持系統有關。相對于高速拉伸試驗機的夾持系統，準靜態拉伸試驗機的夾持系統要龐大些，小小試樣被夾在里面，要是試樣個子不高些，光學應變測量系統看不見。
基于高速液壓伺服試驗機的材料動態拉伸試驗是獲得中低應變率力學性能的主要手段，但如何獲得材料的動態拉伸載荷、動態應變，以及失效過程的熱耗散數據是試驗測試的關鍵。就像飛機在服役過程中結構可能會遭受鳥撞、應急墜撞等沖擊載荷的作用，如飛機機頭和機翼結構是飛鳥、冰雹等外來物沖擊的密切關注部位，飛機機體下部結構則需進行抗墜撞設計以提高其適墜性。飛機結構在沖擊載荷作用下，材料的力學行為相較準靜態加載需考慮應變率效應的影響
基于經驗公式的不同硬度下橡膠Mooney?Rivlin模型本構參數的確定方法
—使用LS-DYNA隱式算法進行準靜態橡膠壓縮數值模擬
一、引言
橡膠材料的力學特性一般是通過材料力學性能試驗得到應力-應變數據，之后擬合相應的本構模型來得到其材料系數，然而這組系數只能在橡膠相應的實驗應變范圍內使用，一旦超出實驗應變范圍，這組系數就不再可靠。考慮到實驗的成本、實驗條件的多變、橡膠的材料不均勻及仿真研究時的迅速
