ansys分析拉伸試驗(yàn)的案例
Ansys案例研究 | 單軸拉伸試驗(yàn)應(yīng)變測(cè)量
概述：
單軸拉伸試驗(yàn)是了解大多數(shù)材料并獲取應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的主要方法。可靠的拉伸數(shù)據(jù)對(duì)于組件設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本案例展示了如何進(jìn)行拉伸試驗(yàn)并獲取應(yīng)變圖。
目標(biāo)：
觀察在施加漸進(jìn)式位移載荷的單軸拉伸試樣中的應(yīng)變。
步驟：
1、打開Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)“靜態(tài)結(jié)構(gòu)”系統(tǒng)。
2、定義拉伸試驗(yàn)樣品的材料屬性。本例中使用的是結(jié)構(gòu)鋼。
3、導(dǎo)入模型，其外觀類似于圖 1 所示。
圖1 單軸拉伸試驗(yàn)試樣
4、將材料分配給幾何體。
5、按照?qǐng)D2所示，在試件上施加適當(dāng)?shù)募s束條件。
圖2 樣品的邊界條件
6、按照?qǐng)D2所示施加位移。
7、對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并運(yùn)行仿真。繪制等效彈性應(yīng)變(圖3)。
圖3 等效彈性應(yīng)變圖
總結(jié)：
本案例說明了單軸拉伸試驗(yàn)樣品中應(yīng)變的測(cè)量方法。
如有疑問歡迎留言或私信！
展開 ABAQUS單軸拉伸仿真分析與試驗(yàn)對(duì)比
單軸拉伸試驗(yàn)與仿真
概述
單軸拉伸試驗(yàn)是基本的材料力學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)，本文采用ABAQUS軟件模擬其試驗(yàn)過程。
模型設(shè)置
模型難點(diǎn)在材料設(shè)置上，采用韌性損傷準(zhǔn)則，考慮應(yīng)力三軸度，損傷演化等。
應(yīng)在場(chǎng)變量輸出中勾選剛度退化、損傷起始準(zhǔn)則及單元?jiǎng)h除。
3. 結(jié)果對(duì)比
頸縮
斷裂
拉伸試驗(yàn)CAE分析對(duì)比（涉及殘余應(yīng)力映射、動(dòng)態(tài)松弛） ￥15
本文主要講述：
1、拉伸試驗(yàn)的CAE建模及分析，涉及樣片拉伸試驗(yàn)仿真的約束和加載等；
2、通過關(guān)鍵字輸出拉伸試驗(yàn)后樣片的殘余應(yīng)力應(yīng)變厚度變化等信息；
3、通過映射和動(dòng)態(tài)松弛，將殘余應(yīng)力應(yīng)變引入試片拉伸分析，驗(yàn)證加工硬化的影響。
拉伸試驗(yàn)樣片基礎(chǔ)尺寸如下：
拉伸試驗(yàn)CAE建模：
1、網(wǎng)格基本尺寸2mm，試片厚度1.2mm，材料B250P1。
2、左端對(duì)兩排單元的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全約束（*BOUNDARY_SPC_option），右端對(duì)兩排單元的節(jié)點(diǎn)施加強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)（*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID）。
3、在試片中間建立彈簧單元來模擬標(biāo)距，可以通過彈簧的變化量來計(jì)算應(yīng)變。
工況一：加載端強(qiáng)迫位移15mm。
工況二：加載端強(qiáng)迫位移3mm，輸出dynain文件（包含殘余應(yīng)力應(yīng)變等）。
工況三：對(duì)拉伸試片映射工況二的殘余應(yīng)力應(yīng)變后，采用動(dòng)態(tài)松弛，最后加載端強(qiáng)迫位移15mm。
以上僅作為學(xué)習(xí)研究的方法，涉及具體拉伸試驗(yàn)對(duì)標(biāo)等工作，需要做一定的調(diào)整。
展開 室溫下金屬圓棒試樣高應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)影響因素分析
全文速讀：
在不同應(yīng)變速率下對(duì)鑄鐵和鑄鋁圓棒試樣進(jìn)行了單軸高速拉伸試驗(yàn)，研究了它們的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及斷裂情況，分析了相關(guān)因素對(duì)試驗(yàn)的影響。結(jié)果表明：測(cè)試應(yīng)變、應(yīng)力的方法，試樣標(biāo)距長(zhǎng)度及夾持端長(zhǎng)度等對(duì)試驗(yàn)準(zhǔn)確性和曲線振蕩程度有較大影響；使用比剛度和比強(qiáng)度高的夾具、短標(biāo)距試樣、應(yīng)變片測(cè)試應(yīng)力、兩臺(tái)相機(jī)測(cè)試應(yīng)變、適當(dāng)增加夾持端長(zhǎng)度可以提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
工程上對(duì)金屬材料的拉伸試驗(yàn)通常要求應(yīng)變速率在10?2～103 s?1之間。一般應(yīng)變速率小于0.1 s?1時(shí)，可以在靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，規(guī)范參考GB/T 228.1—2010《金屬材料拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》；當(dāng)應(yīng)變速率大于0.1 s?1時(shí)，需要在高速拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，稱為高應(yīng)變速率拉伸測(cè)試。ISO 26203-2:2011 Metallic materials — Tensile testing at high strain rates — Part 2: Servo-hydraulic and other test systems 及 GB/T 30069.2—2016對(duì)金屬板材試樣的高應(yīng)變速率拉伸測(cè)試有詳細(xì)的說明，但對(duì)金屬圓棒試樣缺乏指導(dǎo)性規(guī)范。
機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)件多為鑄件，其力學(xué)性能關(guān)系到產(chǎn)品的碰撞安全性。鑄件的力學(xué)性能一般通過測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)圓棒試樣獲得，因此了解圓棒試樣高應(yīng)變速率測(cè)試時(shí)的影響因素，獲得準(zhǔn)確的高應(yīng)變速率條件下的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線等相關(guān)信息對(duì)零件結(jié)構(gòu)的碰撞安全性評(píng)價(jià)非常重要。
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試驗(yàn)材料及方法
試驗(yàn)材料為啞鈴型鑄鋁和鑄鐵件，根據(jù)常用零件的最小壁厚，選擇平行段直徑為 5 mm、夾持端直徑為 12 mm 的試樣。平行段工作部分表面粗糙度為 0.32 μm，同軸度小于 0.01 mm，使用銑床和外圓磨床進(jìn)行加工。
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改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench ￥3
改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench
本教程包括改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的逐步疲勞裂紋分析。
步驟 1：概述
這項(xiàng)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(kuò)展路徑的數(shù)值模型，以及研究在恒定幅值載荷條件下改進(jìn)的緊湊拉伸試樣中孔洞的存在對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺(tái)）利用 ANSYS 中的一項(xiàng)新功能即智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)恒定幅值載荷條件下的裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。
在線彈性斷裂力學(xué) (LEFM) 假設(shè)下，采用巴黎定律模型評(píng)估具有不同 MCTS 配置的改進(jìn)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(kuò)展分析準(zhǔn)確評(píng)估應(yīng)力強(qiáng)度因子 (SIF)、裂紋擴(kuò)展路徑和疲勞壽命評(píng)估。
疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)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(kuò)展，要么它只能從孔中浮出并在孔消失后進(jìn)一步擴(kuò)展。就混合型載荷條件下裂紋擴(kuò)展的軌跡而言，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項(xiàng)裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致，這些實(shí)驗(yàn)顯示了類似的觀察結(jié)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(kuò)展路徑的數(shù)值分析和壽命預(yù)測(cè)”。
第 2 步：設(shè)置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析：
步驟3：工程數(shù)據(jù)（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(qiáng)度、拉伸極限強(qiáng)度和巴黎定律參數(shù)（C 和 m）組成。
展開 改進(jìn)型緊湊拉伸試樣疲勞裂紋擴(kuò)展分析-ANSYS Workbench ￥3
研究的主要目標(biāo)是展示裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，并研究孔洞對(duì)改進(jìn)型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴(kuò)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(kuò)展技術(shù)來準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。巴黎定律模型被用來評(píng)估不同配置的MCTS在線性彈性斷裂力學(xué)（LEFM）假設(shè)下的混合模式疲勞壽命。這種方法涉及準(zhǔn)確評(píng)估應(yīng)力強(qiáng)度因子（SIFs）、裂紋擴(kuò)展路徑，并通過增量裂紋擴(kuò)展分析進(jìn)行疲勞壽命評(píng)估。疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)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(kuò)展，要么只能在孔洞丟失后從孔洞處漂浮并進(jìn)一步擴(kuò)展。在混合模式載荷條件下的裂紋擴(kuò)展軌跡方面，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項(xiàng)裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，這些實(shí)驗(yàn)觀察到了類似的結(jié)果。
3. : Setup
拖動(dòng)Static Structural Analysis 到 ANSYS Workbench中:
4. : Engineering Data (Material Model)
o 選擇的材料為"SAE 1020 Carbon Steel".
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