ansys應力與應變關系的案例
碳纖維復合材料的應力-應變關系
在小變形線彈性條件下，各向異性彈性體和各向同性彈性體的力平衡微分方程和幾何關系的表達形式是相同的，本質的區別在于物理關系，即應力（力除以垂直于力的截面積）-應變（變化長度除以原長）關系不同。各向異性的特性決定了其力學關系對各向同性復雜的多，各向同性實際上是各向異性體的一個特例。
對于一個平面來講，有三個應力分量，即平行于X 軸的應力、平行于Y軸的應力和剪切應力，所以對于一般的三維異性體，即有三個平面，所以有9個應力分量，同理對應9個應變分量。應力和應變的關系并不是彈簧那么簡單，對于彈簧體，在一維方向上，其應力就等于應變乘以彈性系數，而對于一個三維體來講，其方向上的應力不僅和彈性系數有關，而且受到其它方向上的約束，例如對于一個平面體，在X軸向拉伸，所以平面體X 方向伸長，同時在Y方向縮短，其縮短必然引起Y軸向上的應力，所以其三維體的應力應變更加復雜。一般各向異性材料包含81個彈性常數，但是由于應力應變分量具有對稱性，所以一般各向異形材料彈性常數為36個，有21個獨立變量。
事實上，由于材料往往具有不同程度的彈性對稱性，所以各向異性材料分為幾種。一種就是單對稱材料，單對稱材料是指有一個彈性堆成綿的各向異性材料。如圖4.2-1所示，如取xoy坐標面與彈性對稱面平行，取A與A為相互對稱點，則它們的彈性性能相同。即將z軸轉到z’軸時，應力應變關系不變。如果材料存在對稱面，則彈性常數將會減少，例如z=0平面為對稱面，則所有與Z軸或3正方向有關的常數，必須與Z軸負方向有關的常數相同，剪應變分量εyz和εxz僅與剪應力分量εyz和εxz有關，則彈性常數可變為13個，因此單對稱材料的應力應變關系可以簡化。
展開 混凝土應力應變曲線繪圖軟件 混凝土本構關系 ￥196
軟件介紹
混凝土應力應變曲線繪圖軟件基于GB/T 50010-2010 《混凝土結構設計標準》（2024修訂版）第C.2 混凝土本構關系章節設計，軟件具備繪制不同強度等級的混凝土軸心強度設計值、標準值、平均值應力應變曲線功能，并可將應力應變數據導出為文件。
設計依據
軟件依據《混凝土結構設計標準》附錄C.2 混凝土本構關系章節設計，混凝土的單軸應力-應變曲線如圖C.2.3所示。
混凝土單軸受拉應力應變曲線依據附錄C中的C.2.3節確定，計算公式為：
混凝土單軸受壓應力應變曲線依據附錄C中的C.2.4節確定，計算公式為：
根據《混凝土結構設計標準》中規定，混凝土本構關系中的單軸抗壓/抗拉強度代表值可根據實際結構分析需要分別選取軸心抗壓/抗拉強度標準值、強度設計值、強度平均值。
根據4.1.3節，軸心抗壓強度及軸心抗拉強度標準值按下式計算：
其中，棱柱強度與立方強度之比值αc1：對C50及以下普通混凝土取0. 76；對高強混凝土C80取0. 82，中間按線性插值；C40以上的混凝土考慮脆性折減系數αc2：對C40 取1.00，對高強混凝土C80 取0.87，中間按線性插值。
根據4.1.4節，混凝土的強度設計值由強度標準值除以混凝土材料分項系數1.40確定。
展開 工程應力應變和真實應力應變 附常用材料應力應變數據下載
記得研三找工作的時候，第一次面試，就被面試官問了工程應力和真實應力有什么區別的問題，只記得當時簡單的回答，一個是變形前的，一個是變形后的。兩者具體的關系如何，做完拉伸實驗，如何處理數據，才能得到有限元仿真軟件的材料模型中的應力應變曲線；下面將以簡單的拉伸實驗為例詳細講解下。
工程應力：施加的外力除以樣件最初的受力面積，即名義應力。
真實應力：施加的外力除以樣件真實的受力面積（隨時間的變化，樣件會發生頸縮，受力面積會變小）。
工程應變：樣件的伸長變化量除以初始的樣件的長度，即名義應變。”名義“是指我們不考慮一步步的中間過程，只看開始和結尾，根據兩者的變化求得應變。這也是為了工程上應用的方便。
真實應變：微小材料元素承受應力時所產生的變形強度（或簡稱為單位長度變形量）的疊加量。假定樣件初始長度為L0，最終長度為L1，樣件中間經歷的過程的長度為L01，L02…Ln-1 ,Ln，真實的應變是每一微小步應變之和，即：
真實應力和工程應力的關系如下：
真實應變和工程應變的關系如下：
在彈性區間內，真實應力等于工程應力，真實應變和工程應變相等。
當材料發生塑性之后，真實應力真實應變曲線，不像工程應力-工程應變曲線那樣在載荷達到材料的抗拉強度之后轉而下降，而是繼續上升直至斷裂，這說明金屬在塑性變形過程中不斷地發生加工硬化，從而外加應力必須不斷增高，才能使變形繼續進行，即使在出現縮頸之后，縮頸處的真實應力仍在升高（如下圖所示），這就排除了應力-應變曲線中應力下降的假象。
真實應變在一些能夠承受大變形的材料中很常用，在有限元使用中，要考慮變形的大小，FEA中發生塑性變形的材料，一般都采用真實應力應變曲線。
展開 ansys平面應力和平面應變問題
ansys平面應力和平面應變問題：
如果能將三維問題簡化為二維問題，將大大節約計算時間。對于平面應力和平面應變問題就可以實現這種簡化，本問將介紹一下平面應力和平面應變的概念。
平面應力：只在平面內有應力，與該面垂直方向的應力可忽略，例如薄板拉壓問題。
平面應變：只在平面內有應變，與該面垂直方向的應變可忽略，例如水壩側向水壓問題。
名義應力應變與真實應力應變
名義應力應變與真實應力應變
在進行結構或者構件分析時，材料屬性往往是最為重要的。我們在材料試驗測試時，一般測出的試驗曲線是名義應力—應變曲線，即所謂的工程應力和工程應變之間的關系。還有一張應力應變，我們稱為真實應力應變，那么工程應力和真實應力有什么區別？
首先請看這張圖:
這里面的Stress 和 Strain 就是指的工程應力和工程應變。只是由于在進行應變計算時，并未考慮測試構件的長度伸長或者截面縮小，這相當于沒有考慮非線性的影響。
但其實我們可以看到，在斷口處A（這個面積才代表真正的受應力面）是非常小的，因而材料的真實強度時上升了的（是指單位體積或者單位面積上的，不是結構上的）。
真實應力的定義
考慮到上述情況，真實應力被定義了出來：
在有限變形中，只有Δl→0時，拉伸與壓縮的應變才是相同的，即：
以及：
其中：l為當前長度；l0為初始長度；ε為真實應變或對數應變。
與真實應變相對應的是真實應力，定義為：
其中：F是施加在材料上的力；A是當前面積。
如果給出真實應力和真實應變的曲線，那么在拉伸和壓縮下，承受有限變形的金屬有相同的應力—應變關系。
應力應變的轉換
在一些有限元軟件中，必須輸入真實應力—應變關系，MARC和ABAQUS都是這樣的有限元軟件，尤其是在定義塑性數據時。
展開 名義應力應變與真實應力應變
我們在材料試驗測試時，一般測出的試驗曲線是名義應力—應變曲線，即所謂的工程應力和工程應變之間的關系。還有一張應力應變，我們稱為真實應力應變，那么工程應力和真實應力有什么區別？
首先請看這張圖:
這里面的Stress 和 Strain 就是指的工程應力和工程應變。只是由于在進行應變計算時，并未考慮測試構件的長度伸長或者截面縮小，這相當于沒有考慮非線性的影響。
但其實我們可以看到，在斷口處A（這個面積才代表真正的受應力面）是非常小的，因而材料的真實強度時上升了的（是指單位體積或者單位面積上的，不是結構上的）。
真實應力的定義
考慮到上述情況，真實應力被定義了出來：
在有限變形中，只有Δl→0時，拉伸與壓縮的應變才是相同的，即：
以及：
其中：l為當前長度；l0為初始長度；ε為真實應變或對數應變。
與真實應變相對應的是真實應力，定義為：
其中：F是施加在材料上的力；A是當前面積。
如果給出真實應力和真實應變的曲線，那么在拉伸和壓縮下，承受有限變形的金屬有相同的應力—應變關系。
應力應變的轉換
在一些有限元軟件中，必須輸入真實應力—應變關系，MARC和ABAQUS都是這樣的有限元軟件，尤其是在定義塑性數據時。這時需要對試驗給出的材料數據進行轉換。
展開 由工程應力、應變計算真實應力、應變
設t時刻的作用于試樣標距段加載方向的載荷為F，工程應力為，工程應變為，真實應力為，真實應變為。規定試樣受拉伸長時，載荷、應力及應變取正值，反之，受壓縮短時，載荷、應力及應變取負值，則
式1
式2
式中表示0時刻至t時刻試樣長度的增量。
式3
式4
真實應力 的求解變換中利用了材料變形過程中體積不變的假設，即。
繪制應力-應變曲線時，往往不管拉伸或者壓縮，都將應力和應變繪制成正值。這樣，拉伸時，按照公式<1>至<4>計算出的應力和應變均為正值，不需要進行變換；壓縮時，按照上述方法計算出的應力和應度均為負值，需要進行變換。變換方式為：對上述公式中所有的應力和應變乘-1。按照這種規則，壓縮時應力、應變用<5>至公式<8>進行汁算。其中公式<5>中F取負值。
式5
式6
式7
式8
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展開 由工程應力、應變計算真實應力、應變
材料的名義應力、應變與真實應力、應變轉換公式的推導
名義應力、應變也叫工程(Engineering)應力、應變。
CAE軟件需要采用基于變形后的應力、應變，即真實的應力、應變。
其中
為試件當前截面面積，
為試件當前長度。
ANSYS nCode DesignLife等幅應力、應變壽命疲勞分析完整教程 ￥10
等幅應力壽命疲勞分析目標和步驟
? 目標:
?使用ANSYS Mechanical和ANSYS nCode DesignLife
解決等幅應力-壽命疲勞分析
? 步驟
?找到算例包并解壓
?定義Engineering Data中Ncode材料
?修改Mechanical 中模型
?Mechanical 求解分析
?獲取ANSYS nCode DesignLife 系統
?求解
?后處理獲取疲勞結果
應變壽命疲勞分析理論分析基礎及DesignLife關鍵設置
Strain-Life (EN) 應變疲勞分析理論基礎
? 討論循環應力-應變曲線和應變-壽命關系的關系
? 討論平均應力的影響
基于應力疲勞壽命評估之多軸評估方法
目標和步驟
? 目標:
? 檢查多軸評估方法及影響應力壽命計算的其它因素
? 步驟
? 利用restore archive解壓縮
? Mechanical求解
? nCode SN Constant Amplitudesystem 和Mechanical 的model模塊建立連接
? 打開DesignLife
? 修改load mapping
? 求解
? 查看多軸評估
? 修改多軸評估
? 求解
? 查看結果
其他方法求解:
? 研究其他應力組合方法（ stress Combination Methods ）
?調查非平均SN數據的使用（ Certainty of survival ）
?研究應力梯度效應
?安全系數計算
等幅SN疲勞壽命分析之平均應力影響
目標/步驟
? 目標:
? 檢查平均應力對疲勞壽命評估影響
? 步驟
? restore archive
? solve Mechanical model
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展開 ANSYS瞬態分析全時程結構響應最大值的提取方法（變形、應力、應變、能量） ￥100
</p><p>同樣的方法，可以提取全時程最大的位移、應力、應變、能量等結果。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202302/623025b5c0d646b9973cd2adc6c6037f.png" alt="1.png"></p><p>收費內容為相關命令流。</p>
光纖應變傳感器用于測量金屬和非金屬復合材料應力應變
管道、儲罐等結構材料在遭受風載荷、地震、滑坡、泥石流等地質災害下會發生大變形或者斷裂破壞，需要借助數值有限單元法對破壞過程進行三維建模、情景還原以及溯源分析，此時要獲取準確有效的結果，金屬材料全程的真應力-真應變是最為基礎和重要的輸入數據。下面工采網小編和大家一起看看如何測量金屬和非金屬復合材料應力應變。
金屬材料測量裝置主要用于各種金屬、非金屬及復合材料進行力學性能指標的測試，精密的自動控制和數據采集系統，實現了數據采集和控制過程的全數字化調整，在拉伸試驗中，檢測材料的最大承載拉力、抗拉強度、伸長變形、延伸率等技術指標；一般在對金屬材料進行應力應變性能測量的過程中，在夾持時金屬材料受力頂部兩側不平衡，使得夾持效果不好，在測量過程中容易移動，導致測量的準確性較差。為了測量的準確性工采網推薦加拿大FISO 光纖應變傳感器 - FOS-N用于金屬和非金屬復合材料應力應變測量。
基于公認的Fabry-Perot干涉技術，FISO的光纖應變傳感器是進行高性能應變測量的好的選擇。FOS-N所基于的產品技術和配套的兼容監控系統，使用戶能在長距離且不影響讀數可靠性的前提下測量應變。它是復合材料工程研究和工業應用，如建筑物、橋梁、隧道襯砌、支承結構、船舶和電源變壓器等結構健康監控的理想產品。具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點。
此外FOS-N應變傳感器對任何即將使用的纖維的拉伸和處理都不敏感，若將傳感器嵌入復合材料中，則上述特點可以成為非常有利的優點。可在惡劣的化學環境下正常工作，同時它的結構堅固，使用靈活性高，能夠滿足當前高性能復合材料研究和土建結構監控的要求。
展開 馬普所&川大《Nature Commun》：金屬強度與位錯密度和應變速率的關系
對單晶Cu、Al、LiF和多晶Cu、Al應變速率跨越多個數量級的實驗研究表明，流變應力在低應變速率下，表現出弱應變速率依賴性響應，在高應變速率下，表現出應變速率硬化響應。研究認為，
與應變速率無關的狀態主要是林位錯相互作用和/或位錯與晶界或析出相的相互作用。
另一方面，應變速率硬化是由于粘滯阻力作用于位錯造成的。在這種情況下，作用在位錯上的應力通過位錯阻力系數與位錯速度相關，位錯速度通過Orowan關系與應變速率相關。因此，應力和應變率之間的直接關系取決于阻力系數和可移動位錯密度的比值。
離散位錯動力學(DDD)模擬允許對塑性流動過程中的集體位錯行為進行原位觀察，因此，可以為控制位錯介導的塑性應變率效應的機制提供基本見解，而不需要依賴特定的假設。在DDD模擬中，位錯是粗粒度的離散彈性線，大多數相關的位錯機制是基于物理的方式。在過去的20年里，DDD被廣泛地用于研究位錯介導塑性的各個方面。雖然DDD模擬已廣泛應用于位錯塑性中的問題，但上述與應變率相關性有關的基本問題尚未得到系統的研究。特別是，位錯平均速度和位錯速度分布等基本量，雖然可以通過3D-DDD模擬自然獲得，但由于實驗難以確定很少有研究。
此文研究者采用3D-DDD和MD(分子動力學)方法，共進行了194次模擬，分析了集體位錯塑性的應變速率依賴性。在模擬中，研究了位錯密度(9個數量級以上)和應變速率(10個數量級以上)，對銅鋁單晶塑性變形行為的影響。因此，研究者提出了材料強度、位錯密度、應變率和位錯遷移率之間的解析關系，該關系與目前的模擬和已發表的實驗結果一致。結果表明：隨著位錯密度的增大，材料強度呈現先減小后增大的趨勢。因此，隨著應變速率的增加，強度呈現出一種應變速率無關的狀態，隨后是應變速率硬化狀態。
展開 車用PP高應變速率下的應力-應變曲線獲得方法研究
經過多次驗證,無論是采用哪種CAE軟件中的本構關系,對于達到峰值應力后應力降低或增加的材料, 都很難得到實際測試曲線與擬合曲線結果一致性很高的曲線,乃至根據方程的缺陷做了一些改變,按照現有的技術,仍然很難得到一致性很好的擬合,可見采用方程擬合法最終只能近似的模擬而不能完全替代高速拉伸測試儀給出的實際的測試結果。
3) 采用方程擬合法測量的材料性能數據精度還不能評估。欲使用方程擬合法獲得高應變速率下的應力-應變數據時,建議低速下的擬合的精度盡量高。
*國高材分析測試中心原創內容，轉載請注明出處
展開 國高材分享 | 如何準確獲得應變速率0.001/s 至1000/s區間的應力-應變曲線
由于拉伸速度較慢，即使兩者采集開始時間相差幾微秒，在最后的結果-應力-應變曲線上，也很難看出區別。但對于高速拉伸試驗，如果光學應變測量系統與高速拉伸試驗機數據采集開始時間相差幾微秒，結果則會被改寫。
應變和應力數據同步采集
應變采集相對于應力采集提前0.000024s
那么如何做到數據同步采集，不同的設備，處理細節不一樣。在此需要提到同步觸發的概念，設備采集數據，需要獲得一個觸發指令，才開始采集數據，找到觸發信號，也就掌握了數據同步采集了。
至此，關于“如何獲得應變速率0.001/s 至1000/s區間的應力-應變曲線”已經分享完了，從試樣設計、應變測量、力值校準、同步采集等四個方面，開啟一場高速拉伸測試之旅吧。
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