ansys 屈服強度的案例
屈服強度500Mpa，德國EOS推出高強度3D打印鋁合金材料
EOS Aluminium Al2139 AM據說是EOS公司迄今為止強度最高的鋁合金，將于2022年初用于EOS M 290平臺，其他EOS DMLS系統也將隨之推出。
這種材料在高達200oC的高溫下具有高性能，具有良好的耐腐蝕性，并具有更高的強度特性，允許用戶在不影響強度的情況下生產更輕的零件，EOS稱這一特性將吸引航空、運輸、賽車和太空行業的制造商。
這種材料可以使用單步熱處理工藝，EOS說這種工藝可以為企業節省高達88%的主動熱處理時間。經過熱處理后，Al2139 AM可達到約500Mpa的屈服和抗拉強度，部件可以進行電拋光和陽極氧化處理。
EOS金屬材料公司高級副總裁Sascha Rudolph說："我們一直在努力提高客戶制造的零件性能，同時減少所需的材料數量并簡化生產流程。EOS鋁Al2139 AM是這些努力的結晶，將新材料創新掌握在制造商手中。"
這一消息是在上周的Formnext展會上宣布的，此外，EOS還收購了奧地利金屬材料公司Metalpine的股份，以共同開發環保型金屬粉末。
展開 材料力學性能解析：屈服強度、強度極限、彈性極限與硬化指數
屈服強度（Yield Strength）
屈服強度是材料在受力過程中開始發生不可逆塑性變形的應力值。
這一概念基于材料的彈塑性行為，即在一定的應力下，材料會發生可逆的塑性變形，而不會永久性地改變形狀。
通過拉伸試驗，我們可以繪制應力-應變曲線，其中屈服強度是曲線上的起點。
數學表達式：
2. 強度極限（Ultimate Strength）
強度極限是材料在極端負載下所能承受的最大應力。
它標志著材料的極限強度，即當材料達到極限狀態時，將無法繼續保持其結構完整。
數學表達式：
3. 材料彈性極限（Elastic Limit）
材料彈性極限是材料在受力后仍能夠恢復原狀的最大應力點。
在這個點之前，材料遵循胡克定律，即應力和應變成正比。超過材料彈性極限后，材料將發生不可逆的塑性變形。
數學表達式：
4. 材料硬化指數（Strain Hardening Exponent）
材料硬化指數描述了材料在塑性變形過程中硬度的增加程度。它是應變硬化率與應變的關系中的指數。硬化指數越大，材料在塑性變形后的硬度增加越快。
數學表達式：
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展開 『分享』一些鋼的力學性能參數（屈服強度，剪切強度，彈性模量等）
做有限元分析材料參數很重要，發一些材料的力學性能的參數，包括電工硅鋼 普通碳素鋼 碳素結構鋼 碳素工具鋼 優質碳素鋼 合金結構鋼 優質彈簧鋼 等的在常溫下的屈服強度 彈性模量 剪切強度 抗拉強度等力學性能參數。
鼓勵上傳經典自創資料
鋼鐵的力學性能.rar
專業講述“屈服強度”
什么是屈服強度？
當外力超過材料的彈性極限之后，此時材料會發生塑性變形，即卸載之后材料會保留部分殘余變形。當外力繼續增加達到一定值之后，就會出現外力不增加或者減少而試樣仍然繼續伸長，表現在應力-應變曲線上就是出現平臺或者鋸齒狀的峰谷，這種現象就稱之為屈服現象。處于平臺階段的力就是屈服力，試樣屈服時首次下降前的力稱為上屈服力，不計瞬時效應的屈服階段的最小力稱為下屈服力。相應的強度即為屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。
應力-應變曲線
如何測定屈服強度？
無明顯屈服現象的金屬材料，需測量其規定非比例延伸強度或規定殘余伸長應力，而有明顯屈服現象的金屬材料，則可以測量其屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。一般而言，只測定下屈服強度。
通常測定上屈服強度及下屈服強度的方法有兩種：圖示法和指針法。
1.圖示法
試驗時用自動記錄裝置繪制力-夾頭位移圖。要求力軸比例為每mm所代表的應力一般小于10N/mm^2，曲線至少要繪制到屈服階段結束點。在曲線上確定屈服平臺恒定的力Fe、屈服階段中力首次下降前的最大力Feh或者不到初始瞬時效應的最小力Fel。
屈服強度、上屈服強度、下屈服強度可以按以下公式來計算：
屈服強度計算公式：Re = Fe / So，Fe為屈服時的恒定力。
上屈服強度計算公式：Reh = Feh / So，Feh為屈服階段中力首次下降前的最大力。
下屈服強度計算公式：Rel = Fel / So，Fel為不到初始瞬時效應的最小力Fel。
2.指針法
試驗時，當測力度盤的指針首次停止轉動的恒定力或者指針首次回轉前的最大力或者不到初始瞬時效應的最小力，分別對應著屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。
上下屈服強度的判定
屈服前的第一個峰值應力判為上屈服強度，不管其后峰值應力大小如何。
展開 
技術 | 屈服強度900MPa級高強鋼焊接工藝
摘要:針對煤礦機械用屈服強度900MPa級高強鋼板焊接工藝特點，研究了該鋼材焊接熱影響區組織轉變規律、焊接冷裂紋敏感性及焊接工藝參數對焊接接頭組織性能的影響。結果表明，SHT900D鋼有較強的淬硬傾向，焊接過程中應采取必要的措施防止焊接冷裂紋的產生；焊接工藝參數對焊接接頭組織和性能均有一定的影響，為確保焊接質量，應合理控制焊接熱輸入量及焊道間溫度。研究成果已成功應用于高端液壓支架的焊接。
一、前言
隨著國內綜合采煤機械化水平的不斷提升，高端液壓支架需求量不斷增大，為實現支架高強度和高可靠性要求，同時又盡量減輕支架重量，方便井下運輸和安裝，支架用鋼材的強度也愈來愈高。為保證高端液壓支架焊接接頭的綜合力學性能滿足高強度高可靠性的設計及使用要求，達到國際先進水平。
鄭州煤礦機械集團有限公司與哈爾濱焊接研究所合作對高端液壓支架上使用的屈服強度900MPa級高強鋼板的焊接性、配套焊接材料及焊接工藝進行了研究，同時根據液壓支架推移框架的結構特點，對SHT900D鋼焊接的焊接工藝及接頭性能進行了試驗與評定。
二、試驗材料及試驗方法
試驗用屈服強度900MPa級高強鋼板SHT900D由上海三鋼有限責任公司生產，交貨狀態為調質，鋼板厚度20mm。試驗鋼板的化學成分及力學性能見表1 。
SHT900D鋼配套焊接材料選用德國DRAHTZUGSTEIN公司生產的1.2mmMEGAFIL1100M無縫藥芯焊絲，該焊絲符合美國AWSA5.28E120CG標準要求，采用80%Ar+20%CO2氣體保護焊熔敷金屬力學性能及擴散氫含量見表2。
展開 《Science》北科大等合作研制出：屈服強度2.2GPa的超級鋼！
具有超高強度的金屬材料通常應用于汽車、航空及國防工業，但在極高載荷等茍刻條件下應用的結構材料除了要求超高強度，通常也要求良好的延展性和韌性，以便能夠實現零部件精準成型，并可防止出現材料和部件的意外失效。然而，材料的強度和延展性之間常常是魚和熊掌的關系，通常的方法難以同時提高強度和延展性。比如陶瓷、非晶材料具有很高的硬度和強度，但幾乎沒有延展性。而如何通過工業上常用的加工工藝，獲得同時具有超高強度和高延展性的金屬材料，一直是科學界和工業界具有高度挑戰性的研發目標，尤其是屈服強度進入2GPa的超高范圍時，進一步改善材料延展性的難度幾乎是成倍提高。
鋼鐵材料是人類社會使用量最大、使用歷史悠久的金屬材料，與其他金屬材料相比，其工業生產效率和自動化程度都要遠超過其他金屬材料，因此如何得到強韌性更高的超級鋼是人類社會進入鐵器時代以來孜孜以求的目標。2017年08月24日美國《Science》期刊發表了由京港臺三地的鋼鐵科學家發明的D&P超級鋼，就是這一從未停滯的夢想的一次成功嘗試，實現了屈服強度超過2GPa的鋼鐵材料延展性的顯著提升。這是北科大在超高強鋼領域又一次突破（查看：《Nature》北科大研制出2.2GPa超高強鋼！塑性良好，大幅削減成本。）
論文鏈接：http://science.sciencemag.org/content/early/2017/08/23/science.aan0177
該超級鋼首先實現了力學性能上的巨大躍升，達到前所未有的2.2GPa屈服強度和16%的均勻延伸率。對比于現有的金屬材料，此次研發的D&P鋼具有最優的強度和延展性的結合，在大部分屈服強度高于2.0GPa以上的金屬材料中，此次所研發的D&P鋼具有不可比擬的延展性（見下圖1）。
展開 UMAT (各項同性+J2流動+自定義屈服強度等效塑性應變關系+歐拉后推徑向返回) ￥10
Abaqus自帶有3維的各項同性+J2流動+自定義屈服強度等效塑性應變關系+歐拉后推徑向返回的UMat例子
在此基礎上我進行了一些修訂用于以下情況（附件中包含for和inp）
1. 2維平面應變+各項同性+J2流動+自定義屈服強度等效塑性應變關系+歐拉后推徑向返回
2. 2維平面應變+各項同性+J2流動+冪硬化+歐拉后推徑向返回
冪硬化本構更新在張純禹的power-law基礎上修改得到，涉及到牛頓迭代的方式進行屈服應力求解
其原始文件，一起上傳
附件如下：
螺柱強度在ANSYS Workbench 2023 中與KISSsoft 2025軟件中結果對比
二、在KISSsoft 2025軟件中進行螺栓連接分析
工作數據、螺栓數據、幾何數據、結果數據、螺栓等效應力如圖所示
參數如圖所示
三、兩者通過對比（ANSYS Workbench 2023按梁模型）
所需預緊力：ANSYS Workbench 2023通過手動輸入，KISSsoft 2025計算得到，兩者一致。
達到預緊力：ANSYS Workbench 2023中梁模型為84980N，KISSsoft 2025中為82920N，兩者誤差為2.4 %。
屈服極限安全系數：ANSYS Workbench 2023中屈服強度安全系數為1.1，與KISSsoft 2025中的安全系數1.11接近。
時間效率：ANSYS Workbench 2023操作復雜、計算時間長，但圖形界面交互性好，可以根據需求自己查看結果。KISSsoft 2025操作簡單，計算時間短，效率高。
展開 ANSYS后處理中的應力與屈服準則！
但這都不是重點，重點是它出現最常用的屈服準則中，原因是它形式簡單，最容易放到計算中去，跟簡單拉伸應力應變關系有直接的對照（在偏量表達式中，mises stress 和effective plastic strain 那些奇怪的2/3、3/2就是為了和簡單拉伸關系對應）。在最常用的associate plasticity law中，屈服面的函數也就是勢函數，所以mises stress在流動準則中也很重要。因此在很多以微裂紋，孔洞為基礎的損傷力學中，它和靜水壓一起可以作為損傷的參數。
后處理節點應力中x、y、z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了，stress intensity（應力強度）是由第三強度理論得到的當量應力，其值為第一主應力減去第三主應力。Von Mises是一種屈服準則，屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中"Von Mises Stress"我們習慣稱Mises等效應力，它遵循材料力學第四強度理論（形狀改變比能理論）。
第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因，如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發生最大剪應力，材料沿著這個平面發生滑移，出現滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現塑性變形的現象，形式簡單，但結果偏于安全。第四強度理論認為，形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因，結果更符合實際。
一般脆性材料，鑄鐵、石料、混凝土，多用第一強度理論。考察絕對值最大的主應力。一般材料在外力作用下產生塑性變形，以流動形式破壞時，應該采用第三或第四強度理論。壓力容器上用第三強度理論（安全第一），其它多用第四強度理論。
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展開 ANSYS后處理中的應力與屈服準則
但這都不是重點，重點是它出現最常用的屈服準則中，原因是它形式簡單，最容易放到計算中去，跟簡單拉伸應力應變關系有直接的對照（在偏量表達式中，mises stress 和effective plastic strain 那些奇怪的2/3、3/2就是為了和簡單拉伸關系對應）。在最常用的associate plasticity law中，屈服面的函數也就是勢函數，所以mises stress在流動準則中也很重要。因此在很多以微裂紋，孔洞為基礎的損傷力學中，它和靜水壓一起可以作為損傷的參數。
后處理節點應力中x、y、z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了，stress intensity（應力強度）是由第三強度理論得到的當量應力，其值為第一主應力減去第三主應力。Von Mises是一種屈服準則，屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中"Von Mises Stress"我們習慣稱Mises等效應力，它遵循材料力學第四強度理論（形狀改變比能理論）。
第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因，如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發生最大剪應力，材料沿著這個平面發生滑移，出現滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現塑性變形的現象，形式簡單，但結果偏于安全。第四強度理論認為，形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因，結果更符合實際。
一般脆性材料，鑄鐵、石料、混凝土，多用第一強度理論。考察絕對值最大的主應力。一般材料在外力作用下產生塑性變形，以流動形式破壞時，應該采用第三或第四強度理論。壓力容器上用第三強度理論（安全第一），其它多用第四強度理論。
文章來源： CAE仿真之家
展開 ANSYS后處理中的應力與屈服準則
但這都不是重點，重點是它出現最常用的屈服準則中，原因是它形式簡單，最容易放到計算中去，跟簡單拉伸應力應變關系有直接的對照（在偏量表達式中，mises stress 和effective plastic strain 那些奇怪的2/3、3/2就是為了和簡單拉伸關系對應）。在最常用的associate plasticity law中，屈服面的函數也就是勢函數，所以mises stress在流動準則中也很重要。因此在很多以微裂紋，孔洞為基礎的損傷力學中，它和靜水壓一起可以作為損傷的參數。
后處理節點應力中x、y、z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了，stress intensity（應力強度）是由第三強度理論得到的當量應力，其值為第一主應力減去第三主應力。Von Mises是一種屈服準則，屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中"Von Mises Stress"我們習慣稱Mises等效應力，它遵循材料力學第四強度理論（形狀改變比能理論）。
第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因，如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發生最大剪應力，材料沿著這個平面發生滑移，出現滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現塑性變形的現象，形式簡單，但結果偏于安全。第四強度理論認為，形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因，結果更符合實際。
一般脆性材料，鑄鐵、石料、混凝土，多用第一強度理論。考察絕對值最大的主應力。一般材料在外力作用下產生塑性變形，以流動形式破壞時，應該采用第三或第四強度理論。壓力容器上用第三強度理論（安全第一），其它多用第四強度理論。
文章來源：CAE愛聯盟
展開 
基于ANSYS的裂紋尖端應力強度
基于ANSYS的裂紋尖端應力強度
a 裂紋尖端應力強度KI研究的意義
b 裂紋尖端KI的計算方法
c 裂紋尖端應力奇異性處理
d ANSYS計算過程及結果
1、裂紋尖端斷裂力學參數研究意義
v 隨著現代高強材料和大型結構的廣泛應用，一些按傳統強度理論和常規方法設計、制造的產品，發生了不少重大斷裂事故。 v20世紀50年代，美國北極星導彈固體燃料發動機發射時發生低應力脆斷。 v1965年，英國某大型合成塔在水壓試驗時斷裂成兩段。 事故調查發現 →斷裂起源于構件中裂紋
va 傳統的強度理論
缺陷：傳統強度理論并沒有考慮材料中是否有缺陷，對有缺陷的材料，對其安全可靠性不能做出正確的判斷。
b v工程中常見的幾種裂紋
K反映了裂紋尖端應力場的強弱程度
c K斷裂準則
為材料的斷裂韌性
(1)確定含裂紋構件的臨界載荷。G，a，KIC → Fc
(2) 確定裂紋的極限尺寸。G，F，KIC → a
(3) 確定帶裂紋構件的安全性。
2、裂紋尖端KI的計算方法
解析法
f(a,w,…)為幾何修正系數
缺陷：適用于幾何簡單的板類，桿類，梁類構件；對于較復雜得構件，無法得到正確的解析解 。
結論：
v驗證了1/4節點處理裂紋尖端奇異性是可以的。 v
在數值法計算中，隨著平板尺寸的增大，KI的值逐漸接近于解析值。
展開 Ansys workbench應力集中位置的靜強度評估對比
幾何模型如圖所示，楊氏模量2.1X1011pa，屈服強度355MPa，抗拉強度450MPa，斷后伸長率20%。左邊固定，右邊施加1000N垂直向下的力，計算材料的安全系數。
一、載荷約束如圖所示
二、通過軟件分析得到的應力收斂解為188.01MPa，安全系數n1=1.89。
三、使用名義應力法對倒角最大處求解名義應力
對應力最大位置獲取力矩為37000N*mm，慣性矩為810mm^4，形心距為3mm，抗彎截面系數為300 mm^3。即可獲得最大點處的名義應力為137MPa。安全系數為n2=355/137=2.6。
三、根據《德國FKM強度評估指南》
3.1、
3.8、FKM中材料利用率與安全系數互為倒數，n3=3.4
4、通過對三種分析結果判斷
n3 >n2>n1
3.4 >2.6 >1.89
FKM安全系數最大，收劍解安全系數最小。
展開 管道疲勞強度分析及優化(Ansys Workbench)
本文利用SolidWorks軟件建立了管道三維模型，然后導入ANSYS Workbench中得到有限元模型；利用ANSYS軟件將管道分為液體作用環境和螺栓預緊作用環境兩個環境對管道進行靜力學分析，確定應力集中的位置；通過ANSYS Workbench的求解組合功能將兩個環境的結果線性疊加，在此基礎上計算非比例載荷疲勞壽命，求出在螺栓預緊力作用下的管道壽命長短；再通過優化螺栓預緊力大小，使管道的疲勞壽命達到最大值，優化后的管道壽命在原有基礎上提升了10%。研究結果為有效預估管道在非比例載荷作用下的疲勞壽命提供了基礎，具有一定實用價值。
在ANSYS中計算裂縫應力強度因子的技巧
但是curtain在這里想提個忠告，那就是在用ansys算斷裂問題之前，首先要問一下自己到底有沒有讀一本斷裂力學的書，做一做習題。因為ansys本身提供的求解斷裂問題的手段有限，比如對動態斷裂，對裂紋擴展，以及塑性斷裂都沒有提供計算辦法，所以肯定需要自己去編公式編程序（尤其可以其apdl語言）。
應力強度因子是屬于線彈性階段內的，它
適用于脆性材料(如玻璃、陶瓷、巖石和冰)的斷裂和高強度鋼之類的脆性斷裂，此時的裂紋裂紋尖端無塑性變形或無明顯的塑性變形，甚本屬于彈性應力的情況。但對于多數金屬材料而言，裂紋在擴展前，在裂紋端部將有一個塑性區，當此塑性區尺寸很小，即遠小于裂紋尺寸時，此類斷裂稱為小范圍屈服斷裂，用考慮小范圍屈服的塑性修正斷裂準則來討論其斷裂問題，線彈性斷裂力學仍有足夠的精度，居于線彈性斷裂力學納范疇。這種情況可用應力強度因子K進行擴展判據或考慮小范圍屈服修正的斷裂判據來討論其脆斷問題。但在工程中還經常遇到另一類斷裂問題，即所謂大范圍屈服斷裂與全面屈服斷裂問題。例如由中、低強度鋼制成的構件，由于其韌度較高(除了低溫、厚截面或高應變速率情況外)，裂紋在擴展前，其端部的塑性區尺寸已接近甚至超過裂紋尺寸，這類斷裂即屬于大范圍屈服斷裂問題。另外如壓力容器上的接管部位，由于存在很高的局部應力與焊接殘余應力。致使這一地區的材料處于全面屈服狀態，在這種高應變的塑性區中，較小的裂紋也可能擴展而引起斷裂，這類問題屬于全面屈服斷裂問題。大范圍屈服斷裂與全面屈服斷裂均屬于彈塑性斷裂力學范疇，解決彈塑性斷裂問題是彈理性斷裂力學的任務。此時在大范圍屈服條件下能夠定量的裂紋尖端區域彈塑性應力應變場強度的參量并可通過試驗測定并應用于工程的判據主要有COD理論及J積分理論。
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