ansys準靜態(tài)拉伸的案例
復(fù)合材料殼單元準靜態(tài)拉伸模擬 ￥3
文件
LS-DYNA考慮熱效應(yīng)的準靜態(tài)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(xiàn)熱-力耦合仿真。本例K文件中去除溫度等關(guān)鍵字可實現(xiàn)無溫度的準靜態(tài)拉伸。
1. 工況
某合金材料以某一速率進行準靜態(tài)加載，環(huán)境溫度為500攝氏度。試樣網(wǎng)格如圖所示，一端固定，一端進行加載，研究溫度效應(yīng)對材料的影響。
2. 求解設(shè)置
本例子，采用隱式算法，設(shè)置*INITIAL_TEMPERATURE、*LOAD_THERMAL，*CONTROL_THERMAL-等關(guān)鍵字，實現(xiàn)金屬材料的熱-力耦合求解
3.結(jié)果
有效應(yīng)力云圖：
溫度云圖：常溫算例中，如有僅結(jié)構(gòu)仿真，沒有熱傳導(dǎo)，使試樣中的塑性功90%轉(zhuǎn)化為溫度。500度算例中，固定端和加載段為剛體材料，不產(chǎn)生熱。
力-位移曲線，從圖中明顯看出溫度的軟化效應(yīng)。
展開 高應(yīng)變速率和準靜態(tài)力學(xué)拉伸性能有什么不同？如何準確選擇測試設(shè)備？
基于高速液壓伺服試驗機的材料動態(tài)拉伸試驗是獲得中低應(yīng)變率力學(xué)性能的主要手段，但如何獲得材料的動態(tài)拉伸載荷、動態(tài)應(yīng)變，以及失效過程的熱耗散數(shù)據(jù)是試驗測試的關(guān)鍵。就像飛機在服役過程中結(jié)構(gòu)可能會遭受鳥撞、應(yīng)急墜撞等沖擊載荷的作用，如飛機機頭和機翼結(jié)構(gòu)是飛鳥、冰雹等外來物沖擊的密切關(guān)注部位，飛機機體下部結(jié)構(gòu)則需進行抗墜撞設(shè)計以提高其適墜性。飛機結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下，材料的力學(xué)行為相較準靜態(tài)加載需考慮應(yīng)變率效應(yīng)的影響，即隨著加載應(yīng)變率的提高，材料往往呈現(xiàn)出一定的應(yīng)變率敏感性。以往研究表明，高強度材料的強度極限和失效應(yīng)變等參數(shù)隨著應(yīng)變率的提高會發(fā)生顯著變化，因此，為準確進行飛機結(jié)構(gòu)的抗沖擊設(shè)計和分析，需通過試驗手段獲得材料的動態(tài)力學(xué)性能參數(shù)。
一般而言，應(yīng)變率范圍10-1s-1～103s-1為中低應(yīng)變率狀態(tài)，處于該范圍左右兩端之外的則分別為準靜態(tài)和高應(yīng)變率狀態(tài)。需要說明的是在不同的應(yīng)變率范圍，需匹配不同的試驗設(shè)備進行力學(xué)性能測試，如圖1所示，如準靜態(tài)范圍一般通過常規(guī)的靜態(tài)試驗機，中低應(yīng)變率范圍則一般通過高速液壓伺服試驗機，而高應(yīng)變率范圍則一般采用霍普金森桿試驗裝置。相較而言，中低應(yīng)變率范圍內(nèi)的材料動態(tài)力學(xué)性能測試方法尚沒有準靜態(tài)和高應(yīng)變率下的測試方法成熟，主要體現(xiàn)為基于高速液壓伺服試驗機的材料中低應(yīng)變率動態(tài)拉伸試驗相對較少，在關(guān)鍵試驗參數(shù)測試、試驗數(shù)據(jù)處理等方面有待進一步形成共識。
圖1 典型材料在不同應(yīng)變率范圍的試驗裝置
高速拉伸試驗機
霍普金森桿
材料的動態(tài)應(yīng)變測試
材料力學(xué)性能試驗中應(yīng)變測試的常規(guī)方法包括應(yīng)變電測法和引伸計測量方法。但受限于常規(guī)應(yīng)變片使用量程的限制，無法測量材料的塑性變形全過程。而材料動態(tài)拉伸試驗為瞬態(tài)破壞過程，傳統(tǒng)機械引伸計易發(fā)生損壞也不適用。
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