ansys材料失效應變的案例
《Science》子刊重磅：首次定量描述材料高應變率下的失效過程！
但是由于速度太快難以用實驗來量化材料的演變。本文將銅箔通過皮秒激光燒蝕快速應變（0.5×10^9 /s），并利用飛秒X射線自由電子(XFEL)脈沖進行了原位探測，首次定量描述了材料在高應變率條件下的失效過程。結果表明，最終破壞是通過空洞成核、長大和合并發生的，與分子動力學模擬的結果吻合較好。
理解高速碰撞，以及隨后的高應變率材料變形和潛在的災難性破壞，對于包括天體物理學、材料科學和航空航天工程在內的一系列科學和工程學科至關重要。由于在極短時間尺度下，用實驗來量化材料的演變面臨著巨大挑戰，相關變形和破壞機制還沒有被完全理解。
近日，來自SLAC國家加速器實驗室的Jason Koglin等研究者，將銅箔通過皮秒激光燒蝕快速應變，并利用飛秒X射線自由電子(XFEL)脈沖進行了原位探測，首次定量描述了材料在高應變率條件下的失效過程。相關論文以題為“Femtosecond quantification of void evolution during rapid material failure”發表在Science Advances上。
論文鏈接：
https://advances.sciencemag.org/content/6/51/eabb4434
材料失效機制是速率相關的，在聲速下發生的動態材料失效，是人們廣泛關注的問題，例如，從行星碰撞到噴氣發動機碎片碰撞、到激光沖擊及其在飛秒加工和激光沖擊噴丸中的應用。當衰減的激波到達自由表面或激波阻抗較低的界面時，可以產生極高的應變率，產生一個反向傳播的稀疏波，它與正向傳播的激波的衰減部分相互作用，在材料中產生一個張力區域。根據拉伸應力的大小和持續時間的不同，材料可能會破壞，這種動態現象稱為剝落。
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問題：
在做結構強度有限元仿真的過程中，我們經常被問：結構在某個載荷下能不能用，材料會不會失效。回答這個問題的邏輯也簡單：給出材料的許用應力，將仿真結果的應力值和許用應力進行比較，仿真應力大于許用應力就判斷不合格。
但是做了仿真就知道，計算結果的應力提取類型有很多，而可查到的材料測試標準值又少的可憐。尤其是最近遇到一種纖維增強塑料的強度仿真問題，要判斷塑料件在給定載荷下是否失效。
示例：
塑料件是PA的基體，然后注塑成型的過程中加了玻纖增強材料（PA + GF20）。這就導致了成形結構件不再是各向同性的材質，變成了各向異性。常用的四大強度理論似乎不再適用其強度失效的結果評估。
這里先回顧下最常用的四大強度理論：（假設材料的許用應力是最易查到標準拉伸屈服強度或抗拉強度）
第一強度理論：最大拉應力強度理論，即當結構件的最大拉應力大于材料測試的拉應力限值時就判斷的結構會失效。適用材料：脆性材料（如鑄鐵等）。只提取仿真結果的第一主應力與材料應力標準值進行比較。
即只需判斷：仿真結果的 與材料的許用應力；
第二強度理論：最大拉應變強度理論，即導致材料失效的主要因素是拉應變。（這個本人用的少，就不誤導大家了）。
第三強度理論：最大剪切應力強度理論，即結構件的失效主要是因為切應力最先達到了材料的許用切應力。
我們是需要判斷仿真結果的最大剪應力 與材料的。等效為 。
（但是我們沒有實測數據，這里我就認為標準試驗拉伸試驗中，當材料達到屈服時，材料的剪切強度 ，即材料許用剪切強度是拉伸試驗測試的拉伸應力的一半。）
第四強度理論：我們最常用的Von mises應力（畸變能密度理論），適用絕大多數塑性金屬材料的失效評估。
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