拉伸強度 ansys的案例
固體火箭發動機柔性接頭拉伸載荷下強度分析
摘要: 柔性接頭是固體火箭發動機擺動噴管的執行部件, 由若干同心的環狀球體的彈性件、增強件以及前后
法蘭相互交替地粘接在一起而成, 采用軸對稱有限元法對柔性接頭在拉伸載荷下進行了強度分析, 得到了在
015M Pa 彈射壓強的拉伸載荷作用下柔性接頭應力分布, 由此計算彈性件與增強件之間界面最大拉應力及層
間剪應力分別為2134M Pa 和0128M Pa, 界面粘接強度滿足使用要求。
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金屬圓棒膠粘接頭在高拉伸速率下的抗拉強度評價方法
提取曲線峰值，按照公式（1）計算膠粘接頭的抗拉強度，結果如表2和圖12所示，相同測試溫度下，隨著拉伸速率的減小，抗拉強度逐漸減小，12000mm/s到200mm/s的強度降幅較大，200mm/s和120mm/s的強度相差較小，高溫下接頭抗拉強度對拉伸速率更為敏感，從12000mm/s到200mm/s的抗拉強度下降了約62%，而相同速率變化，常溫和低溫抗拉強度則分別下降了31%和22%。相同拉伸速率下，常溫下的接頭粘接性能最好，低溫和高溫環境中接頭抗拉強度均有不同程度的降低。
圖7 室溫下高速拉伸載荷-位移曲線
圖8 低溫下高速拉伸載荷-位移曲線
圖9 高溫下高速拉伸載荷-位移曲線
圖10 高速相機拍攝拉伸過程（25℃-200mm/s）
圖11 高速相機拍攝拉伸過程（55℃-12000mm/s）
表2 膠粘接頭在不同拉伸速率和溫度下的抗拉強度
圖12 不同溫度和拉伸速率下的對接抗拉強度
界面失效模式分析
對接樣品在不同溫度以及拉伸速率測試后的失效模式如圖13~15所示，其中常溫12000mm/s和120mm/s測試中以混合失效模式為主，即膠粘劑本體、膠粘劑與基材的粘接界面均發生了破壞，而200mm/s的失效模式則出現了①界面分層（4號和5號樣品），②混合破壞（1號樣品），③基材本身的破壞和混合破壞同時出現（2號和3號樣品）等不同的失效模式。低溫下的失效模式也以混合破壞為主。高溫測試中，12000mm/s拉伸失效以混合破壞為主，200mm/s和120mm/s以界面失效為主。
展開 汽車用橡膠密封條性能要求，及拉伸強度測試誤差案例分析
性能測試案例
為什么TPE/TPV拉伸強度測試數據差異這么大？
最近有個客戶咨詢，采購的同一批TPE 的拉伸強度數據從7MPA，下降到了4MPA？根據國高材多年的實踐總結的經驗，拉伸強度測試數據的正確性，取決于以下幾個方面：
1. 拉力機器的正常，力傳感器不光是在某個點計量正常，而且需要整個線性正常。我們的拉力機就曾經碰到，在測試10mpa以下的強度時候，是正常的，超過10mpa以上，則偏低20%的情況。
2. 測試人員手法一致，比如試樣的厚度，因為熱塑性彈性體比較軟，測試厚度的時候，你壓緊一點，厚度就小，松一點，厚度就大，那厚度大，那測試的拉伸強度就偏小；還有夾具夾試樣的位置，如果越是夾的邊緣，則拉伸強度偏低；
3. 測試的環境，通常溫度高，則拉伸強度小，反之，則大；
4. 試樣的制作，這個最影響拉伸強度大小了，選擇不同的加工工藝（注塑或模壓）制作的試樣偶都不同。這次再從試樣質量波動的角度來談一下，為什么會造成這個結果？
（國高材分析測試中心壓片機）
4.1 熱塑性彈性體成型需要一定的溫度下，進行剪切流動，從而充滿型腔，冷卻成型，注塑工藝剪切力最大，流動最迅速，材料之間也進行了充分的混合，而模壓工藝成型，材料受到的剪切非常薄弱，流動也僅限于局部，材料之間沒有進行充分的融合。
4.2 由于橡膠加工和熱塑性彈性體的加工不同點，所以，一般是推薦使用注塑成型工藝來制作熱塑性彈性體的測試試樣。熱塑性彈性體模壓加工由于缺乏剪切流動，導致試樣塑化的差異性很大，所以并不能確保每次試樣是制作的完全一樣。尤其是當熱塑性彈性體材料流動性比較差的情況下，差異更明顯。
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我們的拉力機就曾經碰到，在測試10mpa以下的強度時候，是正常的，超過10mpa以上，則偏低20%的情況。
2. 測試人員手法一致，比如試樣的厚度，因為熱塑性彈性體比較軟，測試厚度的時候，你壓緊一點，厚度就小，松一點，厚度就大，那厚度大，那測試的拉伸強度就偏小；還有夾具夾試樣的位置，如果越是夾的邊緣，則拉伸強度偏低；
3. 測試的環境，通常溫度高，則拉伸強度小，反之，則大；
4. 試樣的制作，這個最影響拉伸強度大小了，選擇不同的加工工藝（注塑或模壓）制作的試樣偶都不同。這次再從試樣質量波動的角度來談一下，為什么會造成這個結果？
（國高材分析測試中心壓片機）
4.1 熱塑性彈性體成型需要一定的溫度下，進行剪切流動，從而充滿型腔，冷卻成型，注塑工藝剪切力最大，流動最迅速，材料之間也進行了充分的混合，而模壓工藝成型，材料受到的剪切非常薄弱，流動也僅限于局部，材料之間沒有進行充分的融合。
4.2 由于橡膠加工和熱塑性彈性體的加工不同點，所以，一般是推薦使用注塑成型工藝來制作熱塑性彈性體的測試試樣。熱塑性彈性體模壓加工由于缺乏剪切流動，導致試樣塑化的差異性很大，所以并不能確保每次試樣是制作的完全一樣。尤其是當熱塑性彈性體材料流動性比較差的情況下，差異更明顯。我們對TPV進行了不同溫度下注塑試樣測試結果的對比，也對不同流動性的TPV進行了相同注塑溫度下注塑試樣的測試結果對比，基本得出如下結論：
a. 注塑溫度高的情況下，TPV的拉伸強度更好，并且試片不同區域截取的拉伸試樣所測得的結果波動變小；
b. TPV流動性好的情況下，則試片不同區域截取的拉伸試樣所測得的結果波動變小。
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清華大學Nature子刊：拉伸強度高達80 GPa的超強碳納米管管束
之后，研究人員制備得到一種具有統一取向、無缺陷、初始應變均勻以及內部碳納米管長度可連續達到厘米尺度的碳納米管束，這種碳納米管束表現出高達80 GPa的拉伸強度（所對應的工程拉伸強度高達43 GPa），高于其他任何高強度纖維。該成果以“Carbon nanotube bundles with tensile strength over 80 GPa”為題發表在Nat. Nanotech.上。
中國海大劉晨光教授團隊開發出一種高強度，可拉伸，自愈合的滸苔多糖-聚丙烯酰胺復合水凝膠傷口敷料，實現海洋綠藻到生物材料的便捷轉化
因此，制備強度大、韌性好、可拉伸、可任意形變且穩定的PEP基水凝膠具有極大的挑戰性。
為了提高滸苔多糖基水凝膠的機械性能和穩定性，增加其功能性，劉晨光教授團隊使用簡單、快捷的一鍋法制備了以物理交聯的滸苔多糖（PEP）長鏈為第一網絡，以共價交聯的聚丙烯酰胺（PAM） 短鏈為第二網絡的雙網絡水凝膠（PEP-PAM）。該水凝膠具有超強的機械性能，其抗壓強度達到1.1 ± 0.1 MPa，斷裂延伸率達到507.2 ± 53.1%，彈性模量達到123.5 ± 23.4 kPa，可比擬天然皮膚或表皮的的彈性模量（88.0 kPa – 300.0 kPa）。此外，PEP-PAM水凝膠具有任意形變的能力，可打結、彎曲、扭曲、拉伸和壓縮，移除拉伸和壓縮力量后，水凝膠可恢復到原來的形狀。
流程圖. 雙網絡水凝膠（PEP-PAM）的制備及在全層皮膚傷口應用示意圖。
圖1. 在外力作用下不同形式的水凝膠樣品的圖像（拉伸：直徑8.0毫米；壓縮：直徑15.0毫米）。（A）打結和交叉拉伸，（B）直接拉伸，（C）扭曲拉伸，（D）彎曲和（E）承受200 g的重量。（F，H）壓縮和疏松的PEP-PAM水凝膠，（G，I）壓縮和彎曲的僅PAM水凝膠。
該PEP-PAM水凝膠的自愈合行為無需額外的化學修飾和外界因素的刺激，可在10 min內完成自修復。水凝膠的自愈合行為與水凝膠體系的動態鍵及多重氫鍵有關。水凝膠具有組織粘附性，與新鮮豬皮組織的粘附性可達22.1 ± 2.5 kPa，主要歸因為滸苔多糖（PEP）的活性基團與組織表面基團（胺基、咪挫基、羥基等）的多重作用，靜電相互作用和氫鍵作用。
展開 改進的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench ￥3
改進的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴展分析 - ANSYS Workbench
本教程包括改進的緊湊拉伸試樣的逐步疲勞裂紋分析。
步驟 1：概述
這項工作的主要目的是提出混合模式載荷下線性彈性材料中裂紋擴展路徑的數值模型，以及研究在恒定幅值載荷條件下改進的緊湊拉伸試樣中孔洞的存在對疲勞裂紋擴展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺）利用 ANSYS 中的一項新功能即智能裂紋擴展技術，準確預測恒定幅值載荷條件下的裂紋擴展路徑和相關的疲勞壽命。
在線彈性斷裂力學 (LEFM) 假設下，采用巴黎定律模型評估具有不同 MCTS 配置的改進緊湊拉伸試樣 (MCTS) 的混合模式疲勞壽命。該方法涉及通過增量裂紋擴展分析準確評估應力強度因子 (SIF)、裂紋擴展路徑和疲勞壽命評估。
疲勞裂紋擴展結果表明，疲勞裂紋始終被孔吸引，因此要么它只能彎曲路徑并向孔擴展，要么它只能從孔中浮出并在孔消失后進一步擴展。就混合型載荷條件下裂紋擴展的軌跡而言，本研究的結果與文獻中發表的幾項裂紋擴展實驗的結果相一致，這些實驗顯示了類似的觀察結果。
本教程主要基于 Abdulnaser M. Alshoaibi 和 Yahya Ali Fageehi 的論文“線性彈性材料疲勞裂紋擴展路徑的數值分析和壽命預測”。
第 2 步：設置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態結構分析：
步驟3：工程數據（材料模型）
本教程選定的材料是“SAE 1020 碳鋼”。
材料模型由各向同性彈性、拉伸屈服強度、拉伸極限強度和巴黎定律參數（C 和 m）組成。
展開 ANSYS鋼材拉伸模擬程序
鋼材拉伸模擬.pdf
改進型緊湊拉伸試樣疲勞裂紋擴展分析-ANSYS Workbench ￥3
研究的主要目標是展示裂紋擴展路徑的數值模型，并研究孔洞對改進型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴展和疲勞壽命的影響。研究使用了ANSYS Mechanical (Workbench)軟件，利用ANSYS中的智能裂紋擴展技術來準確預測裂紋擴展路徑和相關的疲勞壽命。巴黎定律模型被用來評估不同配置的MCTS在線性彈性斷裂力學（LEFM）假設下的混合模式疲勞壽命。這種方法涉及準確評估應力強度因子（SIFs）、裂紋擴展路徑，并通過增量裂紋擴展分析進行疲勞壽命評估。疲勞裂紋擴展結果表明，疲勞裂紋總是被孔洞吸引，因此它要么只能彎曲其路徑并向孔洞擴展，要么只能在孔洞丟失后從孔洞處漂浮并進一步擴展。在混合模式載荷條件下的裂紋擴展軌跡方面，本研究的結果與文獻中發表的幾項裂紋擴展實驗結果相似，這些實驗觀察到了類似的結果。
3. : Setup
拖動Static Structural Analysis 到 ANSYS Workbench中:
4. : Engineering Data (Material Model)
o 選擇的材料為"SAE 1020 Carbon Steel".
展開 Ansys案例研究 | 單軸拉伸試驗應變測量
概述：
單軸拉伸試驗是了解大多數材料并獲取應力與應變關系的主要方法?？煽康?em>拉伸數據對于組件設計至關重要。本案例展示了如何進行拉伸試驗并獲取應變圖。
目標：
觀察在施加漸進式位移載荷的單軸拉伸試樣中的應變。
步驟：
1、打開Ansys Workbench，創建一個“靜態結構”系統。
2、定義拉伸試驗樣品的材料屬性。本例中使用的是結構鋼。
3、導入模型，其外觀類似于圖 1 所示。
圖1 單軸拉伸試驗試樣
4、將材料分配給幾何體。
5、按照圖2所示，在試件上施加適當的約束條件。
圖2 樣品的邊界條件
6、按照圖2所示施加位移。
7、對模型進行網格劃分并運行仿真。繪制等效彈性應變(圖3)。
圖3 等效彈性應變圖
總結：
本案例說明了單軸拉伸試驗樣品中應變的測量方法。
如有疑問歡迎留言或私信！
展開 Fepg-Ansys三維靜力單軸拉伸對比
Z軸方向的位移
Fepg計算結果
Ansys計算結果
（2）計算時間比較
Fepg計算時間：138.74s
Ansys計算時間：267.48s
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實驗模擬
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實驗模擬
作者：大龍貓 微信公眾號：CAE_ANSYS
拉伸斷裂實驗是測試材料的經典實驗，可以測量材料的應力應變曲線，測量材料的抗拉強度，作為經典的實驗如何獲取其模擬過程呢？仿真分析軟件AYSYS在默認的情況下，無論受力多大都不會被拉斷，其主要原因是算法的問題。
利用ANSYS/LS-DYNA的SPH-FEM耦合拉伸模擬
基于以上考量，本文運用ANSYS/LS-DYNA進行了SPH-FEM耦合算法的拉伸試驗模擬。
2、模型設置
分析模型如下圖所示，拉伸件兩端采用殼單元，中間段采用SPH粒子法劃分。粒子與殼單元接觸段采用tie功能進行綁定，以實現FEM與SPH之間的耦合計算。
由于采用了耦合算法，還需要對殼單元和SPH粒子進行相關的設置，具體內容如下：
對于模型的材料設置，考慮到模型的形狀，斷裂破壞肯定會發生在中間粒子區域，而模型的兩端殼單元區域屬于加載區域，不會發生破壞，也不是本次模擬的關心區域，因此為了進一步提高求解效率和節約求解資源，模型將殼單元區域賦予剛體材料模型，即不考慮模型兩端的變形情況。粒子區域的具體材料參數如下圖所示：
為模擬拉伸工況，本次模擬中將模型的一端殼單元的自由度全部約束，使其成為固定端，在另一端殼單元采用線性位移加載，加載曲線如下圖所示：
除此之外，還需要設置相關的輸出，計算終止時間等內容，在此不進行一一贅述。模型攝制完成之后即可導出K文件，利用ANSYS/LS-DYNA求解器進行求解。
3、結果分析
以上為拉伸件的塑性應變隨時間的分布圖，可以看出斷裂發生在預期位置，證明了采用SPH-FEM耦合方法進行聯合仿真是可行的。SPH-FEM耦合的方法，吸收了FEM法計算效率高和SPH法模擬大變形能力強的優點，可以為大變形的材料仿真如切削等提供一種高效、準確的途徑。
展開 ANSYS與材料力學之軸向拉伸和壓縮（三）
對于該結構，
σ
max=10MPa
τ
max=5MPa
二、ANSYS解法：
下面，我們用ANSYS驗證一下材料力學解法的準確性。通過該例子，學習在ANSYS中怎么提取任意截面上的應力。
1.確定分析類型：根據例題所示結構，確定分析類型為靜力學分析；
2.通過對該結構進行分析，我們需要提取任意截面上的切應力和正應力，所以我們使用solid單元進行計算。
Step1：
在SCDM中創建平面模型。
首先，我們在SCDM中建立一個橫截面是邊長10mm的正方形，長度為100mm的長方體。建立完成以后，點擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進入Workbench。
Step2：創建分析流程。
將Static Structural拖入Project Schematic，并與剛才導入的幾何建立聯系。雙擊Model進入Mechanical。
Step3：
創建局部坐標系。
我們想提取提取任意截面上的應力，必須先創建好截面，然后把結果映射在截面上。而截面的創建，是依靠坐標系的xy平面，所以在創建截面前，應先創建合適的局部坐標系。
展開 ANSYS與材料力學系列教程之軸向拉伸和壓縮（七）
上篇文章我們主要講了應力集中的一些知識，并用ANSYS做了一個簡單的實例，與理論結果進行了對比。今天，我們通過材料力學中的一個習題，幫助讀者回顧下之前學過的知識。習題如下：
下面我們進行求解：
一、材料力學方法：
該題的整體思路為：
1. 根據理論力學知識求出AC、BD的軸力；
2. 根據應力計算公式求出工作應力，以此校核桿的強度；
3. 根據胡克定律求出桿的變形；
4. 根據桿的變形推算出A、B點的位移。
具體解法如下：
二、ANSYS方法：
1.若力F作用在F點：
Step1：建立材料模型。
打開Workbench，將Static Structural拖入Project Schematic。題目中給定了材料的彈性模量為E=210GPa，我們需要在Engineering Data中添加彈性模量為E=210GPa的材料，否則計算時軟件會按照默認的Structural Steel材料計算。
1.雙擊A2 Engineering Data進入材料管理模塊，點擊Click here to add a new material，輸入2-25，建立一個名為“2-25”的新材料。
2.單擊新建的2-25材料，在左邊的Toolbox中選擇Linear Elastic，雙擊Isotropic Elasticity，表示創建一個各向同性的線彈性材料。
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