應力方向
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-05-26
應力方向的視頻教程
ABAQUS材料斷裂與失效視頻教程 之 XFEM擴展有限元詳解
模型為二維壓裂過程中，水力裂縫沿著最大主應力方向進行擴展，然后遇到一個傾角為45度的天然裂縫，通過仿真可以得到水力裂縫垂直入射天然裂縫，然后沿著大傾角的一側繼續擴展。
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CFRP加固鋼梁脫粘破壞ABAQUS有限元模擬—Engineering Structures論文復現
與原文獻對比了荷載-撓度曲線、脫粘過程應力云圖以及沿長度方向應力。模擬結果表明： 1.荷載-撓度曲線與文獻結果一致； 2.脫粘過程應力云圖吻合較好； 3.沿長度方向應力吻合較好。 后續教學需有一定基礎，針對模型關鍵細節進行講解。 購買后，視頻中論文和模型請與作者聯系。
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應力方向的實例教程
iSolver介紹視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==第14篇：殼的應力方向 ==
有限元中，物理量用的最多的是標量、矢量和二階張量。其中位移、坐標等都是矢量，而應變、應力等都是二階張量。矢量很容易理解，體的應力等二階張量直接就采用了全局坐標系的也不會有方向理解問題，但梁殼的應力結果很容易搞錯，后處理結果中的S11、S12等的方向有時會覺得和預想的不一致但又不明所以。同時，這個方向也是單元材料的方向，在自編程序時，如果一開始坐標系的定義就弄錯了，那么將直接導致和材料相關的剛度矩陣的錯誤，所以弄清應力的方向定義對自編程序和理解有限元結果都相當重要。
本章將簡單介紹一下數學上張量和Abaqus中殼的應力方向，并說明Abaqus這么選取的意義，最后通過自編程序iSolver來驗證殼的應力方向的正確性。
具體的驗證詳見下方視頻（帶配音）：
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884 20.14 理論系列文章14：殼的應力方向
1.1 數學上的張量方向
矢量的方向是一定的，但它的分量都是基于某個坐標系定義的，坐標系不同，那么分量結果也會不同。
矢量可以表示為：
顯然，分量和坐標系的選取有關。譬如我們一般的直角全局坐標系如下，那么分量就是普通的x、y、z三個分量值。
和矢量類似，二階張量可以表示如下，當然也可以用一個更簡單的3X3的矩陣表示，顯然，二階張量的分量等也與坐標系的取值有關。
展開 <p><span style="color: rgba(0, 0, 0, 0.9);">應力為典型的張量，具有明顯的坐標相關性，大家常用查看單元應力方向的方法為直接通過整體坐標系判斷XYZ方向，但這種方法僅適用于實體單元，對于其他類型單元（例如殼單元、Beam單元、Truss單元、Cohesive單元等）或特殊坐標系下的實體單元則不再適用，若仍然采用整體坐標系判定方向則會限制對后處理結果的解讀。今天喵星人就通過一個教程帶大家學習不同類型單元的應力方向應該如何看。</span></p><p class="ql-align-center"><strong>1.實體單元</strong></p><p><br></p><p>默認的實體單元應力方向服從整體坐標系，若想查看其他坐標系下的應力情況則需定義其他坐標系，建立的方式既可在前處理內定義，也可在后處理內完成，前后處理中坐標系的定義位置如下圖所示。
展開 大佬們有人知道怎么顯示軸向的應力分布嗎，comsol上結構力學表達式太多，不知道選哪一個
問題：workbench在出圖的時候，不管是模型示意圖，載荷施加圖還是應力結果圖，有時候一張圖顯示不全，效果不是很直觀，就需要多個方向的去截圖顯示。
如圖所示，點擊紅圈部分，會有one，horizontal，vertical，four四種顯示模式，可以是默認的一個界面，橫向兩個界面，豎向兩個界面，四個界面。這樣可以多方向的展示你的結果，每個圖框可以調整方向，還可以單獨做個截面等。
在Moldflow軟件中，1代表產品表面，0是產品中心層，Normalized thickness =0.969，就是非常靠近表皮的斷面位置，只差0.31%的厚度位置。
不了解的話，看下面的圖片說明。Additional information, Why 0.969, not 1 or 0.938，0.969 is middle between 1 and 0.938.(也有人問過這個問題)
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使用包絡載荷計算出的板屈曲結果，清晰地突出顯示了全局X和Y方向上應力過載的區域。圖例進行了更新，以提升可視化效果，使工程師能夠高效地找出合規性問題。（視頻見原文）
我們使用包絡載荷來計算板屈曲。軟件突出顯示了板件在X和Y方向上應力過載的區域，并更新了圖例，以確保清晰易懂。
同樣地，工具在DNV標準驗證流程上也展現出了相同的效率水平。
既然講到強度理論，喵星人就帶大家回憶一下材料力學四大強度理論：
3.應力張量
如果你關心具體方向上的應力分量，可以選擇S11、S22、S12等張量分量。具體方向與單元類型相關，細節可參考我之前的文章《喵星人教你看懂不同類型單元的應力方向》。
中提及了兩種方法，這里分別測試如下：
方法一：使用external Data模塊
首先，在步驟一初始板子變形，有正確應力分布的結果中，分別提取X、Y、Z、XY、YZ、ZX六個方向的法向應力和切向應力。
需要注意的是：
六個方向的應力導出文件需要修改節點坐標位置，不然映射應力會不準確。
E11T, E11C, E22T, E22C 和 GMS 為材料在對應強度下的應變，其控制材料各方向應力-應變曲線的軟化程度，能夠顯著影響應力-應變曲線中斜率的變化趨勢，需要謹慎設置。
SOFT 是一個有限元模型維數數值穩定性的數學意義上的參數，在物理層面上被稱為峰值縮減系數，能夠模擬失效區域周邊未失效單元的強度縮減行為。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/537154
第十四篇：殼的應力方向。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1189260
第十五篇：殼的剪切應力。
為此，創建一個“表面 （Surface）”的“構造幾何體（Construction Geometry）”，并使用它來定義螺栓的法向應力，方向（Orientation）=Y 軸；
c.為板材插入另一個法向應力。
，例如殼單元根據Kirchhoff板假定則無3方向應力，Cohesive單元采用了牽引力-分離模型則無1方向與2方向的正應力，僅保留1方向與2方向切應力與3方向正應力。
直片應變片：用于測量單一方向的應變
應變花：兩個或三個測量柵絲，彼此間夾角為 90° 、45° 和 60° , 用于未知主應力方向的應力分析，扭轉應變等
剪切片：通過測量柵絲的特殊排列，測量扭桿的剪切應力
雙橋片：測量柵絲平行排列，用于彎曲梁的垂直應力測量
全橋片：帶有 4 個測量柵絲，用于拉壓雙向應力和扭轉應力等
鏈式片：多個測量柵絲，等距離排列，進行應變梯度測量
結果中分量說明：
S11、S22、S33指各軸正應力；
S12指作用于XZ平面(與“2”，即Y軸垂直的平面)內，沿1方向剪應力；
S13指作用于XY平面內，沿1方向剪應力；
S23指作用于XY平面內，沿2方向剪應力。
若為柱坐標，S12、S13、S23分別指：由徑向向環向的剪應力、由徑向向軸向的剪應力、由環向向軸向的剪應力。
并不簡單的彈塑性本構子程序6個月前
同時計算應力偏量，得到米塞斯等效應力和塑性流動方向，這些是判斷材料是否屈服的關鍵參數。
5.彈塑性判別
然后進行彈塑性判別。將當前等效應力與更新后的屈服應力進行比較：
若未達到屈服，材料表現為彈性響應，應變增量全部轉化為彈性應變，應力通過彈性剛度矩陣直接計算得到。
若超過屈服，材料進入塑性狀態，此時需要計算塑性應變增量。
