桿的拉伸的案例
關(guān)于泊松比定義
比如，一桿受拉伸時，其軸向伸長伴隨著橫向收縮(反之亦然)，而橫向應變 e' 與軸向應變 e 之比稱為泊松比 V。材料的泊松比一般通過試驗方法測定。
可以這樣記憶：空氣的泊松比為0，水的泊松比為0.5，中間的可以推出。
主次泊松比的區(qū)別Major and Minor Poisson's ratio
主泊松比PRXY，指的是在單軸作用下，X方向的單位拉（或壓）應變所引起的Y方向的壓（或拉）應變
次泊松比NUXY，它代表了與PRXY成正交方向的泊松比，指的是在單軸作用下，Y方向的單位拉（或壓）應變所引起的X方向的壓（或拉）應變。
PRXY與NUXY是有一定關(guān)系的： PRXY/NUXY=EX/EY
對于正交各向異性材料，需要根據(jù)材料數(shù)據(jù)分別輸入主次泊松比，
但是對于各向同性材料來說，選擇PRXY或NUXY來輸入泊松比是沒有任何區(qū)別的，只要輸入其中一個即可
簡單推到如下：
假如在單軸作用下：
(1）X方向的單位拉（或壓）應變所引起的Y方向的壓（或拉）應變?yōu)閎;
（2）Y方向的單位拉（或壓）應變所引起的X方向的壓（或拉）應變?yōu)閍;
則根據(jù) 胡克定律 得 σ=EX×a＝EY ×b
→ EX/EY ＝b／a
又 ∵ PRXY/NUXY＝b／a
∴ PRXY/NUXY=EX/EY
展開 材料強度預報的熱力學理論 附材料熱力學郝士明下載
利用金屬長桿在拉伸載荷作用下變形的頸縮行為作為例子，通過引進金屬材料的塑性耗散能可以準確地預報出這一現(xiàn)象，不需要利用材料的本構(gòu)方程。
該項研究得到了國家自然科學基金項目（Grant Nos. 11832019，11472313，13572355）資助。
下載地址：材料熱力學郝士明
塑性斷裂和損傷（Damage）——對技術(shù)鄰例子的感悟 ￥10
（言歸正傳，看了一下：一個圓形桿的拉伸塑性破壞的例子賣了好百次，而作者對其解釋為參考例子而已。我沒有買，但從其做的簡陋而言，棄之無憾。其對科學的態(tài)度，更令我惡心！沒有對科研的追求，請不要誤人子弟。沒有對其個人的批判，而是對這種態(tài)度的鄙視！在此，提出我的觀點和做法,歡迎討論，不接受一般批評，除了來自幺妹的。）最近做斷裂，可以說做的很憋屈，為什么？不會基礎(chǔ)理論，理論與實際如何結(jié)合，遇到問題了如何解決，參數(shù)如何確定，等等這些困擾，給了我打擊，但是也給我了思考。很喜歡 國外的 introduction的書，更符合人的天性和認識事物的規(guī)律。我不是西方舔狗，但是我真對某些國人無語。尊重是相互的！講一下 學習損傷的經(jīng)歷: 首先 ，看了一下如何處理塑性斷裂——一般而言很困難——主要有兩種方法：一種將裂紋看成不連續(xù)的（塑性XFEM） 一種是將含裂紋的物體看成是連續(xù)的，只是裂紋區(qū)域承載能力的 退化。無論是一種方法處理，都不容易。 兩者方法我都不是非常精通，但是學習了一段時間，希望給初學者 一個正確的路牌。學習損傷你是需要學習基礎(chǔ)理論的，但是你學習了，估計很難看懂a(chǎn)baqus幫助文檔的例子。為什么？因為第一：你需要將abaqus里面的參數(shù)與書中的對應，第二：你需要的參數(shù)是你很難獲得的。還有就是abaqus核心代碼你不知道，它如何處理你需要深入了解。如果你理論基礎(chǔ)好些可以看看 《Continuum Damage Mechanics》 如果剛?cè)腴T可以看看 《 Continuum Damage and Fracture Mechanics》。光說不練，不太好。我們沿著例子走一下：一個圓棒的單軸拉伸 YouTube上有個例子。首先顯式和隱式 都計算了一下。網(wǎng)格粗糙是可以斷裂而網(wǎng)格細化了 ——不斷裂，問題來了？為什么，一個原因是你粗網(wǎng)格是不準確的，那個單元計算的值達到了準則，就損傷了。
展開 液壓泵吸油過濾器的負面作用（轉(zhuǎn)自液壓傳動與控制）
但是，在高真空條件下，仍然可能發(fā)生活塞桿的拉伸失效和/或固定板的彎曲。
在葉片泵設(shè)計中，葉片在入口必須從其在轉(zhuǎn)子中的縮回位置伸出。發(fā)生這種情況時，來自泵入口的流體會填充由延伸葉片產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子中的空隙。如果泵入口處存在過多真空，它將作用于葉片的底部。這會導致葉片在入口期間失去與凸輪環(huán)的接觸，然后在出口期間加壓流體作用在葉片的底部，從而將葉片錘回到凸輪環(huán)上。撞擊會損壞葉片末端和凸輪環(huán)，從而迅速導致災難性故障。
齒輪泵在機械上最不易受到真空作用力的影響。盡管有這個事實，但研究表明，樹脂油氧化副產(chǎn)物引起的吸油網(wǎng)堵塞會降低外齒輪泵的使用壽命至少50％。
考慮到吸濾網(wǎng)可能損壞泵，為什么還要使用它們呢？當您考慮到如果油箱和油箱中的流體開始是干凈的并且進入油箱的所有空氣和流體都經(jīng)過充分過濾，則油箱中的流體將不會包含足夠大的硬顆粒以被粗吸油過濾器所捕獲。顯然，需要檢查安裝吸濾器的參數(shù)。
防止垃圾進入
一種流行的觀點是，應安裝吸濾器以防止泵因不小心的維護操作而進入雜物。螺母，螺栓，工具和類似的碎屑在設(shè)計合理的油箱中對泵的威脅最小，在該油箱中，泵的入口距底部至少100mm。如果安裝了吸濾器，由于疏忽維護最終由于氣蝕也會導致泵的損壞。
盡管如此，針對該問題的優(yōu)選解決方案是采取措施以防止污染物首先進入油箱。
制造商的質(zhì)保問題
圍繞吸油濾網(wǎng)的另一種普遍誤解是，如果沒有濾油網(wǎng)，將使泵制造商的質(zhì)保無效。如果螺母或螺栓通過其入口進入泵而導致泵發(fā)生故障，則可以猜測到制造商將拒絕保修。如果泵故障是由于小于濾網(wǎng)篩孔的顆粒引起的，或者由于濾網(wǎng)堵塞而導致的氣穴現(xiàn)象，制造商也可能拒絕質(zhì)保。因此，如果泵由于污染或氣蝕而失效，則制造商不太可能接受保修-無論有吸濾器或無吸濾器。
在安裝了吸濾器的情況下，用于拆卸和丟棄吸濾器的外殼非常引人注目。
展開 
為什么應變-應力曲線對于仿真很重要？
在適當?shù)臅r候，將在桿上的一點處觀察到橫截面變窄。這種現(xiàn)象稱為頸縮。應力如此之高，導致在桿的最薄弱點形成頸部。
應力應變曲線還顯示了發(fā)生頸縮的區(qū)域。它的起點也為我們提供了材料的極限抗拉強度。
極限抗拉強度表示材料可以承受的最大應力。達到此值會將材料推向失效和斷裂。
斷裂
一旦進入頸縮區(qū)域，我們可以看到載荷不必增加以進行進一步的塑性變形。
頸部會發(fā)生斷裂，通常在桿的兩端形成杯形和錐形。該點稱為斷裂點或斷裂點，在應力應變圖上用 E 表示。
依托國家工程實驗室、院士工作站的專家豐富的工作經(jīng)驗，及先進的力學測試成套制備設(shè)備如高速拉伸機，國高材可為您提供專業(yè)的材料應力-應變曲線，詳情：13798034445
展開 學了這么多年結(jié)構(gòu)力學，它的基本任務你了解多少？
1638年，伽利略在他的《關(guān)于兩門新科學的對話》中，就討論了材料在受拉伸時的強度問題。后來人們發(fā)現(xiàn)材料不僅能夠拉斷，還會被剪斷，如圖1，上下兩個沖頭作用下，中間的鋼棒會被剪斷，而鋼棒并沒有被拉伸。所以材料的斷裂強度問題是足夠復雜的。后來人們總結(jié)出對于均勻材料根據(jù)應力或應變狀態(tài)的強度判據(jù)，不過這還是不能滿足需要。隨著材料的種類增加，不同材料有不同的強度特點，例如混凝土受壓強度很高而受拉的強度又很低，還有各向異性材料，例如木材對于不同方向受拉強度差別很大。進而，材料在不同溫度下強度的表現(xiàn)不同，材料在載荷作用下經(jīng)受的時間長度會影響強度，材料在交變應力作用下的強度，即材料的疲勞強度和損傷的問題都是工程實際中經(jīng)常遇到的問題。所以材料強度問題，即使到今天，仍然是一個需投入力量研究的方向。
現(xiàn)在我來著重談談結(jié)構(gòu)力學第二方面的問題，即根據(jù)外力和結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)分析結(jié)構(gòu)內(nèi)部每一點的應力應變狀態(tài)和位移。從根本上來說，結(jié)構(gòu)能夠安全，首先是把結(jié)構(gòu)內(nèi)的應力應變和位移分析得準確，因之這個環(huán)節(jié)又稱為結(jié)構(gòu)分析。從狹義的觀點來看，人們經(jīng)常說的結(jié)構(gòu)力學，主要就指的是結(jié)構(gòu)分析。從歷史發(fā)展上來看，從狹義的意義上來看，所謂結(jié)構(gòu)力學主要是指桿件系統(tǒng)的應力應變和變形的分析。這是因為，這部知識分形成得比較早，它是結(jié)構(gòu)力學最早系統(tǒng)化的知識。我們現(xiàn)在就著重來談談關(guān)于桿系的結(jié)構(gòu)力學問題。這是因為關(guān)于板殼彈性力學，后來都形成專門的學科。
桿系結(jié)構(gòu)力學的發(fā)展是分兩步走的：
第一步首先是對一根桿件的力學分析，也就是對于梁的彎曲和桿的拉伸扭轉(zhuǎn)問題的解決；第二步才是考慮許多桿組合在一起的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的分析問題。
桿的壓縮和拉伸的受力問題相對簡單，早在1638年，在伽利略的巨著《關(guān)于兩門新科學的對話》中，就已經(jīng)大致解決了。
展開 《ANSYS應用實例與分析 》
第1章ANSYS使用簡介
1．1ANSYS10．0環(huán)境簡介
1．1．1ANSYS10．0的啟動
1．1．2ANSYS10．0的用戶界面
1．1．3ANSYS10．0的求解過程
1．2分析過程中最常用的命令
1．2．1起始層命令
1．2．2前處理命令
1．2．3求解命令
1．2．4般后處理命令
1．3結(jié)構(gòu)分析問題
1．3．1桿系問題
1．3．2梁系問題
第2章桿系結(jié)構(gòu)靜力分析
2．1鉸接桿在外力作用下的變形
2．2人字形屋架的靜力分析
2．3超靜定拉壓桿的反力計算
2．4平行桿件與剛性梁連接的熱應力問題
2．5端部有間隙的桿的熱膨脹
第3章梁的彎曲靜力分析
3．1單跨等截面超靜定梁的平面彎曲
3．2四跨連續(xù)梁的內(nèi)力計算
3．3七層框架結(jié)構(gòu)計算
3，4工字形截面外伸梁的平面彎曲
3．5矩形截面梁的縱橫彎曲分析
3．6空間剛架靜力分析
3．7懸臂梁的雙向彎曲
3．8圓形截面懸臂桿的彎扭組合變形
3．9懸臂等強度梁的彎曲
3．10彈性地基半無限長梁在端部力和力偶作用下的變形
3．1l偏心受壓桿的大變形分析
3．12帶有彈簧的支架的大變形分析
3．13塔機標準節(jié)內(nèi)力分析
3．14自行車車架變形和內(nèi)力分析
第4章2D和3D實體建模及應力分析
4．1帶3個圓孔的平面支座分析
4．2角支座應力分析
4．3立體斜支座的實體建模
4．4四分之車輪實體建模
4．5軸承支座的實體建模
4．6均布荷載作用下深梁的變形和應力
4．7對集中力作用下的圓環(huán)
4．8用實體單元分析變截面桿的拉伸
4．9用二維實體單元分析等截面懸臂梁的平面彎曲
4．10在端部集中力下的變截面懸臂梁
4．11純彎曲懸臂曲梁的二維靜力分析
4．12端部集中力下懸臂圓環(huán)曲梁彎曲的三維分析
4．13均勻拉力作用下含圓孔板的孔邊應力集中
4．14兩端固定的厚壁管道在自重作用下的變形和應力
4．15聯(lián)軸器膜片多工況分析
第5章薄膜和板殼體計算
展開 科技前沿 | 材料動態(tài)力學測試——霍普金森桿實驗
利用霍普金森桿拉伸實驗，該研究所成功采集到了材料試件在動態(tài)荷載下的應力-應變曲線，有助于材料的數(shù)值模擬，助力材料的工程應用和工程設(shè)計。
淺析：楊氏模量、彈性模量、剪切模量、體積模量、強度、剛度，泊松比
對于鋼材，例如45號鋼，拉伸模量在100MPa的量級，一般有200－500MPa，而拉伸模量在100GPa量級，一般是180－210Gpa。
剛度:
剛度(即硬度)指某種構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標，主要指引起單位變形時所需要的應力。一般是針對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)而言的。它的大小不僅與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，而且與構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的截面和形狀有關(guān)。
剛度越高，物體表現(xiàn)的越“硬”。對不同的東西來說，剛度的表示方法不同，比如靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、環(huán)剛度等。一般來說，剛度的單位是牛頓/米，或者牛頓/毫米，表示產(chǎn)生單位長度形變所需要施加的力。
法向剛度、剪切剛度的單位同樣是N/m或N/mm，差別在于力的方向不同
一般用彈性模量的大小E來表示.而E的大小一般僅與原子間作用力有關(guān)，與組織狀態(tài)關(guān)系不大。通常鋼和鑄鐵的彈性模量差別很小，即它們的剛性幾乎一樣，但它們的強度差別卻很大。
“彈性模量”是描述物質(zhì)彈性的一個物理量，是一個總稱，包括“楊氏模量”、“剪切模量”、“體積模量”等。所以，“彈性模量”和“體積模量”是包含關(guān)系。
一般地講，對彈性體施加一個外界作用（稱為“應力”）后，彈性體會發(fā)生形狀的改變（稱為“應變”），“彈性模量”的一般定義是：應力除以應變。例如：
線應變——
對一根細桿施加一個拉力F，這個拉力除以桿的截面積S，稱為“線應力”，桿的伸長量dL除以原長L，稱為“線應變”。線應力除以線應變就等于楊氏模量E: F/S=E(dL/L)
剪切應變——
對一塊彈性體施加一個側(cè)向的力f（通常是摩擦力），彈性體會由方形變成菱形，這個形變的角度a稱為“剪切應變”，相應的力f除以受力面積S稱為“剪切應力”。
展開 基于ABAQUS的直接式霍普金森拉桿SHTB仿真（附.cae.inp） ￥15
1 問題介紹
霍普金森拉桿（Split-Hopkinson Tension Bar, SHTB）相比于與傳統(tǒng)的霍普金森壓桿（Split-Hopkinson Pressure Bar, SHPB），兩者的加載方式、應用場景及技術(shù)難點存在顯著差異。許多實際工況（如碰撞、爆炸）中材料可能承受高速拉伸載荷（如撕裂、韌性斷裂），直接施加動態(tài)拉伸載荷能更真實地模擬材料在高速拉伸狀態(tài)下的失效行為，彌補壓桿試驗的局限性。
本案例將介紹韌性材料的直接式霍普金森拉桿原理及其Abaqus仿真方法。
2.1 SHTB原理
直接式霍普金森拉桿SHTB（仿真）結(jié)構(gòu)
直接式霍普金森拉桿（SHTB）一種結(jié)構(gòu)形式如上圖所示。相比于常規(guī)壓縮試驗裝置結(jié)構(gòu)，SHTB裝置入射桿的加載端通過螺栓連接傳遞法蘭，撞擊桿設(shè)計為套筒結(jié)構(gòu)，套裝在入射桿上，套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。試樣與入射桿、透射桿通過連接結(jié)構(gòu)固定，連接方式有螺紋連接、粘膠連接以及卡具連接等。
實際SHTB裝置是套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。仿真時可采用兩種載荷加載方法：撞擊桿法是模擬試驗基于撞擊桿撞擊產(chǎn)生加載載荷，等效載荷法，顧名思義是直接對入射桿加載端面施加等效加載載荷。
以下給出撞擊桿尺寸、速度與等效載荷脈寬、峰值換算關(guān)系：
（1）撞擊桿長度 Lst 與載荷脈寬τi：
（2）撞擊桿速度V0與載荷峰值σi：
其中， Lst 為撞擊桿長度， Cb 為桿件波速， ρb桿件密度。
展開 基于ABAQUS的反射式霍普金森拉桿SHTB仿真（附.cae.inp） ￥15
1 問題介紹
反射式霍普金森拉桿（SHTB）是在常規(guī)霍普金森壓桿（SHPB）基礎(chǔ)上改進而來，相比于直接式SHTB，反射式SHTB結(jié)構(gòu)簡單、易于改造，但需要對結(jié)果進行必要的數(shù)據(jù)修正。
本案例將介紹韌性材料的反射式霍普金森拉桿原理及其Abaqus仿真方法。
1.1.SHTB原理
反射式霍普金森拉桿SHTB（仿真）結(jié)構(gòu)
反射式SHTB結(jié)構(gòu)基于SHPB改造而來，除具備常規(guī)SHPB結(jié)構(gòu)的撞擊桿、入射桿，還需要在拉伸試樣外圍加上與入射桿、透射桿相配合的承壓環(huán)。并且反射式SHTB的入射桿、透射桿與常規(guī)SHPB位置相反。開始撞擊桿以一定速度撞擊透射桿，在透射桿形成一個傳播的壓縮載荷脈沖，壓縮波從透射桿主要通經(jīng)過承壓環(huán)傳遞到入射桿，并在入射桿自由端反射形成拉伸波，此拉伸波為試樣的拉伸加載脈沖。拉伸加載脈沖對試樣進行拉伸加載，承壓環(huán)不承受拉力，拉伸脈沖一部分進入透射桿形成透射波，一部分反射回入射桿形成反射波。試樣與入射桿、透射桿通過連接結(jié)構(gòu)固定，連接方式有螺紋連接以及卡具連接等方式。
由于承壓環(huán)受到壓縮變形，部分壓縮波會進入試樣引起試樣的壓縮變形。因此需要對承壓環(huán)進行設(shè)計，使其承受壓縮波的主要部分，使試樣幾乎不變形或者只發(fā)生彈性變形。
展開 
Abaqus有限元解與理論解對比_[5個材力題目，不同網(wǎng)格尺寸與單元類型]
求桿承受20KN的軸向拉伸載荷時，每一段內(nèi)產(chǎn)生的應力以及總伸長量。
SHPB可控多脈沖加載技術(shù)與Abaqus仿真方法 ￥15
（2）試樣：材料選擇1100-H14鋁合金，使用Johson-Cook本構(gòu)模型，參數(shù)如下：
2.5 結(jié)果
仿真結(jié)果-兩次加載波云圖
仿真結(jié)果-入射桿信號（黑色），透射桿信號（紅色）
初始撞擊速度為12m/s、間隔μ長度1.2mm情況下：
（1）理論計算第一次加載脈寬為77.3μs，仿真計算結(jié)果為79μs（中值脈寬）；
（2）理論計算第二次加載脈寬為74.6μs，仿真計算結(jié)果為75μs（中值脈寬）；
（3）理論計算兩次沖擊加載時間間隔為129.3μs，仿真計算結(jié)果為131.9μs；
（4）理論計算由加載波反射后引起的第三次與第一次沖擊加載的時間間隔為2li/C0=696μs，仿真計算結(jié)果為699μs；
（5）吸收桿吸收加載波1、2引起的透射桿的信號，透射桿未形成拉伸波，使試樣與壓桿在第三次加載來臨之前保持預接觸。
仿真與理論吻合較好，結(jié)果誤差產(chǎn)生原因：撞擊桿幾何結(jié)構(gòu)影響、上升下降沿時間、幾何彌散等。
仿真結(jié)果-試樣應力
展開 提高螺栓連接強度幾點措施
若采用圖1(b) 的懸置（受拉）螺母，則螺母錐形懸置段與螺栓桿均為拉伸變形，有助于減少螺母與栓桿的螺矩變化差，從而使載荷分布比較均勻。圖 1(c)為環(huán)槽螺母，其作用和懸置螺母相似。
圖1
02
避免或減小附加應力
由于設(shè)計、制造或安裝上的疏忽，有可能使螺栓受到附加彎曲應力（圖 2）， 這對螺栓疲勞強度的影響很大，應設(shè)法避免。
例如，在鑄件或鍛件等未加工表面上安裝螺栓時，常采用凸臺或沉頭座等結(jié)構(gòu)，經(jīng)切削加工后可獲得平整的支承面（圖 3）。
圖2
圖3
03
減小應力集中
螺紋的牙根、螺栓頭部與栓桿交接處，都有應力集中，是產(chǎn)生斷裂的危險部位。其中螺紋牙根的應力集中對螺栓的疲勞強度影響很大。
可采取增大螺紋牙根的圓角半徑、在螺栓頭過渡部分加大圓角（圖 4a）或切制卸載槽（圖 4b、4c）等措施來減小應力集中。
圖4
04
減小應力幅
螺栓的最大應力一定時，應力幅越小，疲勞強度越高。在工作載荷和剩余預緊力不變的情況下，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件的剛度都能達到減小應力幅的目的（見圖 5），但預緊力則應增大。
圖 5
減小螺栓剛度的措施有：適當增大螺栓的長度；部分減小栓桿直徑或作成中空的結(jié)構(gòu)即柔性螺栓。在螺母下面安裝彈性元件（圖 6），也能起到柔性螺栓的效果。柔性螺栓受力時變形量大，吸收能量作用強，也適于承受沖擊和振動。
圖 6
為了增大被聯(lián)接系統(tǒng)的剛度，不宜用剛度小的墊片。圖7 所示的密封連接以用密封圈為佳。
圖 7
05
改善制造工藝
制造工藝對螺栓的疲勞強度有很大影響。
展開 雙線性彈塑性模型(二)
[算例]
對一根桿做拉伸試驗，荷載分級加載。
