ansys拉伸與壓縮試驗(yàn)的案例
ANSYS與材料力學(xué)之軸向拉伸和壓縮（三）
對(duì)于該結(jié)構(gòu)，
σ
max=10MPa
τ
max=5MPa
二、ANSYS解法：
下面，我們用ANSYS驗(yàn)證一下材料力學(xué)解法的準(zhǔn)確性。通過該例子，學(xué)習(xí)在ANSYS中怎么提取任意截面上的應(yīng)力。
1.確定分析類型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類型為靜力學(xué)分析；
2.通過對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我們需要提取任意截面上的切應(yīng)力和正應(yīng)力，所以我們使用solid單元進(jìn)行計(jì)算。
Step1：
在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
首先，我們?cè)赟CDM中建立一個(gè)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(diǎn)擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進(jìn)入Workbench。
Step2：創(chuàng)建分析流程。
將Static Structural拖入Project Schematic，并與剛才導(dǎo)入的幾何建立聯(lián)系。雙擊Model進(jìn)入Mechanical。
Step3：
創(chuàng)建局部坐標(biāo)系。
我們想提取提取任意截面上的應(yīng)力，必須先創(chuàng)建好截面，然后把結(jié)果映射在截面上。而截面的創(chuàng)建，是依靠坐標(biāo)系的xy平面，所以在創(chuàng)建截面前，應(yīng)先創(chuàng)建合適的局部坐標(biāo)系。
展開 一文搞懂：金屬材料的拉伸試驗(yàn) 附《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》下載
下載地址：GB／T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》
Ansys案例研究 | 單軸拉伸試驗(yàn)應(yīng)變測量
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)變的測量方法。
如有疑問歡迎留言或私信！
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根據(jù)推導(dǎo)出的應(yīng)變能計(jì)算公式，該結(jié)構(gòu)中總的應(yīng)變能為：
Vε=2*(FN^2*L)/2EA=
64.67J
根據(jù)彈性體的功能原理，載荷P做的功數(shù)值上等于結(jié)構(gòu)總的應(yīng)變能，即：
W=1/2*P*△A=Vε
△A=0.0012934m=1.2934mm
ANSYS解法：
該題的ANSYS解法，只需在上篇文章的ANSYS結(jié)果基礎(chǔ)上，提取一個(gè)應(yīng)變能結(jié)果。
Step1：求解設(shè)置。
提取應(yīng)變能結(jié)果，需要打開Beam Section Results，方法是：點(diǎn)擊Solution，在Details of Solution的Post Processing中，將Beam Section Results設(shè)置為Yes。
Step2：提取應(yīng)變能結(jié)果。
選擇Results→Energy→Strain Energy，然后右擊Solution（A6），選擇Eevaluate All Results，提取結(jié)果。計(jì)算結(jié)果如下圖二。
結(jié)論：
①材料力學(xué)方法計(jì)算的總應(yīng)變能為64.74J，ANSYS計(jì)算的總應(yīng)變能結(jié)果為64.723J，兩者基本一致。
②使用彈性體的功能原理求解該題，更加方便快捷，這種方法也稱為能量法。
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ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（七）
通過計(jì)算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)材料力學(xué)計(jì)算的結(jié)果為：F點(diǎn)位移1.618mm；ANSYS計(jì)算結(jié)果為：F點(diǎn)位移1.6181mm，結(jié)果基本一致。
總結(jié)：
1. ANSYS計(jì)算結(jié)果與材料力學(xué)計(jì)算結(jié)果基本一致。
2. 載荷作用在F點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)位移為1.618mm；載荷作用在A點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)位移為1.618mm。這是線性彈性體中普遍存在的關(guān)系，稱為位移互等定理。
彩
蛋
：
Stiff
Beam
剛性
梁
真的
剛性
嗎？
我們提取桿AB的變形，發(fā)現(xiàn)桿AB發(fā)生了彎曲，最大變形為11.5mm。我們不是已經(jīng)把桿設(shè)置成剛性的了嗎？怎么還會(huì)有彎曲變形呢？
首先，我們要明白，ANSYS中是怎么定義剛性梁單元的。一般來說，ANSYS是通過
MPC184單元來模擬剛性梁。我們觀察Solution Information的Worksheet，發(fā)現(xiàn)求解過程中沒有MPC184單元，那我們?cè)O(shè)置了
Stiff
Beam，軟件又是怎么解決的呢？
我們打開ANSYS的幫助，發(fā)現(xiàn)了以下信息（下圖一）。大體意思是說：軟件通過使楊氏模量比工程數(shù)據(jù)中定義的高1e4倍來近似剛性梁。也就是說，軟件會(huì)自動(dòng)定義一種剛度比較大的材料，賦予給Stiff Beam
。Stiff Beam不是完全剛性的，只是剛度比較大而已。我們將結(jié)構(gòu)導(dǎo)入到A
NSYS經(jīng)典環(huán)境，在材料參數(shù)中，我們發(fā)現(xiàn)了定義在AB桿上的材料，楊氏模量為2e9MPa，而我們定義的材料2-25楊氏模量為2e5MPa，確實(shí)相差1e4倍（下圖二）。
至此，本文結(jié)束。
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結(jié)論：
①材料力學(xué)方法計(jì)算結(jié)果為1.2934mm，ANSYS計(jì)算結(jié)果為1.2945mm，結(jié)果基本一致。但材料力學(xué)計(jì)算方法使用小變形假設(shè)，在作圖求位移時(shí)，也進(jìn)行了一定的簡化計(jì)算，所以ANSYS的計(jì)算結(jié)果應(yīng)較為準(zhǔn)確。
②材料力學(xué)中小變形假設(shè)，計(jì)算誤差在可接受范圍以內(nèi)，但計(jì)算效率卻得到了很大的提高。
③該題還可使用彈性體的功能原理進(jìn)行方便快捷的計(jì)算，ANSYS也可計(jì)算結(jié)構(gòu)中的應(yīng)變能，該方法將在下一篇文章中為大家講解。
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為什么材料拉伸試驗(yàn)要用“引伸計(jì)”
試驗(yàn)時(shí)，傳感器與試件測量段（亦稱“測量標(biāo)距”）的兩端點(diǎn)“固定”，傳感器測得標(biāo)距間的變形（伸長或縮短）并將其轉(zhuǎn)化為其他信號(hào)（如電信號(hào)、光信號(hào)），經(jīng)放大器放大并由記錄器采集，從而獲得數(shù)據(jù)。
引伸計(jì)包括機(jī)械式引伸計(jì)、光學(xué)引伸計(jì)、電子引伸計(jì)（圖1）等。目前土木工程試驗(yàn)中較常用電子引伸計(jì)，如各類材料的拉伸試驗(yàn)。而電子引伸計(jì)又可分為軸向引伸計(jì)、橫向引伸計(jì)和夾式引伸計(jì)。本文主要談?wù)剬?duì)
軸向電子引伸計(jì)（測量試件沿加載方向的線變形）的一些理解，如圖1，其包括
刀刃、
標(biāo)距桿、
標(biāo)距桿墊片、
力臂等部件。
圖1 軸向電子引伸計(jì)
2. Why it ?| 為什么需要用引伸計(jì)？
目前多數(shù)試驗(yàn)機(jī)都能記錄加載頭的位移，利用位移計(jì)也能測量試件的變形，這兩者相對(duì)于引伸計(jì)的安裝和使用都方便太多，所以剛開始做材料拉伸試驗(yàn)時(shí)，我對(duì)試件上額外添加一個(gè)引伸計(jì)是疑惑的。
那么使用引伸計(jì)的意義是什么？
結(jié)合試驗(yàn)來談一談會(huì)一點(diǎn)。
當(dāng)進(jìn)行材料拉伸試驗(yàn)時(shí)，試件所受荷載可以直接從試驗(yàn)機(jī)獲得，記為
F；試件的“受拉伸長量”也可以直接從試驗(yàn)機(jī)獲得，記加載頭位移為
d；那拉伸試驗(yàn)的荷載-位移曲線不就已經(jīng)可以繪制了么？如果試件的截面積為
A，原長為
l，那
σ=
F/
A、
ε=
d/
l后拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線也能得到。
圖2 應(yīng)力-應(yīng)變曲線
好像有道理哈？
展開 材料力學(xué)筆記之拉伸和壓縮
試驗(yàn)結(jié)果表明，截面尺寸改變的越急劇、角越尖、孔越小，應(yīng)力集中的程度越嚴(yán)重。
來源： 碳纖維研習(xí)社
混凝土細(xì)觀模型壓縮拉伸數(shù)值模擬
基于細(xì)觀模型壓縮，拉伸數(shù)值模擬調(diào)試收斂。需要幫助私聊我QQ827590183
【iSolver案例分享】鋁制易拉罐的單向壓縮試驗(yàn)
【iSolver案例分享】鋁制易拉罐的單向壓縮試驗(yàn)
一、模型背景
鋁制易拉罐的模型尺寸如圖一,壁厚為1mm,采用iSolver和Abaqus通用求解器分別求解該鋁制易拉罐在單向受壓情況下的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。
圖一
二、建模
模型采用的單位制為 噸、毫米、牛、秒。鋁的密度取為7.85t/m3,彈性模量為215GPa,泊松比為0.33。
建模時(shí)，為節(jié)約計(jì)算成本，充分利用易拉罐的軸對(duì)稱性建立四分之一模型。模型邊界條件如圖二。模型底部固定，頂部施加均布力，四分之一模型的兩個(gè)側(cè)橫截面為軸對(duì)稱邊界。
模型的網(wǎng)格劃分情況如圖三。
圖二
圖三
三、Abaqus結(jié)果
1) 易拉罐側(cè)面應(yīng)力分布圖
2) 易拉罐頂部應(yīng)力分布圖
3) 易拉罐底部應(yīng)力分布圖
4) 易拉罐頂面應(yīng)力分布圖
5) 易拉罐側(cè)面應(yīng)變分布圖
6) 易拉罐頂面應(yīng)變分布圖
四、iSolver計(jì)算
Abaqus計(jì)算以后會(huì)自動(dòng)生成inp文件。我們將inp文件導(dǎo)入到iSolver中進(jìn)行求解。導(dǎo)入方式如下所示。
展開 鑄鐵拉伸試驗(yàn)ABAQUS模擬
鑄鐵拉伸試驗(yàn)ABAQUS模擬
ASTM D6641復(fù)合材料壓縮試驗(yàn)方法分享
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開始試驗(yàn)
將組裝好的夾具和試件放置于試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)對(duì)中良好的固定平臺(tái)和球形底座平臺(tái)間，用導(dǎo)線將應(yīng)變片與數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接。編輯試驗(yàn)方案，以1.3mm/min的速率對(duì)試件施加壓縮載荷直到試件破壞。
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試驗(yàn)結(jié)果的有效性分析
試驗(yàn)結(jié)束后，檢查試件并注意破壞類型和位置。對(duì)于有效的試驗(yàn)，試件最終的破壞應(yīng)發(fā)生在工作段內(nèi)，且端部在測試期間不會(huì)被壓碎，同種試驗(yàn)情況至少應(yīng)進(jìn)行5個(gè)試件的試驗(yàn)。
從本試驗(yàn)方法可以獲得試驗(yàn)方向的復(fù)合材料的壓縮性能數(shù)據(jù)：極限壓縮強(qiáng)度、極限壓縮應(yīng)變、彈性模量和壓縮泊松比。
展開 巖土-三軸壓縮試驗(yàn)
三軸壓縮試驗(yàn)適用于測定黏性土和砂性土的總抗剪強(qiáng)度參數(shù)和有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)。
2. 試驗(yàn)方法
室內(nèi)測定抗剪強(qiáng)度的方法一般有直接剪切試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)是三軸壓縮實(shí)驗(yàn)中的一種特殊情況。三軸壓縮試驗(yàn)與直接剪切試驗(yàn)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：能控制試樣排水條件，受力狀態(tài)明確，可以控制大小主應(yīng)力，剪切面不固定，能準(zhǔn)確地測定土的孔隙壓力及體積變化，由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，三軸壓縮試驗(yàn)得到廣泛發(fā)展以后，使抗剪強(qiáng)度的研究工作也獲得了很大的進(jìn)展。然而，三軸壓縮試驗(yàn)也存在一定的缺點(diǎn)：主應(yīng)力方向固定不變，試驗(yàn)在軸對(duì)稱情況下進(jìn)行，這些與工程實(shí)際情況有所不同。三軸剪切儀按試樣不同分為巖石三軸剪切儀和土的三軸剪切儀，土的三軸剪切儀按加荷方式不同又分為動(dòng)三軸儀和靜三軸儀，靜三軸剪切儀又分為應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式兩種。
展開 淺談金屬拉伸試驗(yàn)的必要性
在金屬的制造過程中，一個(gè)很重的力學(xué)性能就是金屬的拉伸能力。金屬拉伸試驗(yàn)在金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)中是最常見、最重要的試驗(yàn)方法之一，它關(guān)乎到金屬的韌性、強(qiáng)度等，拉伸性能是通過拉伸試驗(yàn)判定的。
金屬拉伸試驗(yàn)所得到的材料強(qiáng)度和塑性性能數(shù)據(jù)，對(duì)于設(shè)計(jì)和選材、新材料的研制、材料的采購和驗(yàn)收、產(chǎn)品的質(zhì)量控制、設(shè)備的安全和評(píng)估，都有很重要的應(yīng)用價(jià)值和參考價(jià)值。
金屬拉伸試驗(yàn)一般分為四個(gè)階段：
1、彈性階段: 隨著荷載的增加，應(yīng)變隨應(yīng)力成正比增加。如卸去荷載，試件將恢復(fù)原狀，表現(xiàn)為彈性變形，此階段內(nèi)可以測定材料的彈性模量。
2、屈服階段: 普碳鋼：超過彈性階段后，載荷幾乎不變，只是在某一小范圍內(nèi)上下波動(dòng)，試樣的伸長量急劇地增加，這種現(xiàn)象稱為屈服。
3、強(qiáng)化階段：試樣經(jīng)過屈服階段后，若要使其繼續(xù)伸長，由于材料在塑性變形過程中不斷強(qiáng)化，故試樣中抗力不斷增長。應(yīng)變?cè)黾討?yīng)力也增加，力量最大值就是金屬材料抗拉強(qiáng)度的極限值。
4、頸縮階段：當(dāng)應(yīng)變?cè)黾討?yīng)力下降，金屬材料就會(huì)產(chǎn)生“頸縮”狀態(tài)，直至斷裂。
我們通過金屬拉伸實(shí)驗(yàn)可以測試出材料的強(qiáng)度、硬度、疲勞等等一系列的機(jī)械性能。作為沖壓件加工廠只有充分了解了材料的性能之后才能安全的制定材料的應(yīng)用環(huán)境，才能放心投產(chǎn)，加工生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、合格的沖壓件。
展開 Abaqus纖維復(fù)合材料雙面貼補(bǔ)修復(fù)拉伸試驗(yàn) ￥89
<div contenteditable="false" width="100%">
Abaqus纖維復(fù)合材料雙面貼補(bǔ)修復(fù)拉伸試驗(yàn)，已實(shí)現(xiàn)層合板斷裂，且已解決網(wǎng)格畸變問題，層間內(nèi)插cohesive單元，補(bǔ)片與母體間采用cohesive膠接，模型采用puck失效準(zhǔn)則
</div><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202505/attachment/3c79dbb2e1564f81b7fcbd0812c393af.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202505/attachment/3c79dbb2e1564f81b7fcbd0812c393af.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202505/attachment/3c79dbb2e1564f81b7fcbd0812c393af.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202505/attachment/3c79dbb2e1564f81b7fcbd0812c393af.png?
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