純剪切的案例
PFC模擬純剪試驗(yàn) ￥14.9
純剪切（pure shear）是沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動的剪切應(yīng)變模式，即剪一切前后有線元長度發(fā)生了變化（即真實(shí)形變），而沒有發(fā)生主軸的旋轉(zhuǎn)。純剪切應(yīng)力與純剪切應(yīng)變有關(guān)，通過以下公式：
在純剪切條件下，剪切應(yīng)變可計(jì)算為：
純剪切微元的受力模式如下所示：
在PFC2D中，采用球顆粒模擬砂粒，視砂粒之間的不存在內(nèi)聚力作用，砂粒之間的接觸采用線性接觸模擬。建立一個正方形的試樣，四周邊界采用墻體模擬，試樣如下圖所示：
純剪切試驗(yàn)分兩個階段進(jìn)行：固結(jié)階段和純剪切階段。各向同性固結(jié)階段，基于伺服原理對邊界墻體施加壓力，試樣在規(guī)定的圍壓下達(dá)到平衡；然后禁用邊界墻體的伺服功能，為頂部墻體和右側(cè)墻體設(shè)置速度，模擬純剪切試驗(yàn)。通過FISH函數(shù)等對試樣的橫向應(yīng)力、豎向應(yīng)力、純剪切應(yīng)變、純剪切應(yīng)力等參量進(jìn)行了監(jiān)測。通過變化荷載方向?qū)崿F(xiàn)循環(huán)剪切，可得到滯回曲線。
純剪切過程中當(dāng)試樣豎向受拉力，橫向受壓力作用時，邊界墻體及球單元的位移矢量如下圖所示：
仿真得到的試樣的純剪切應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如下圖所示：
建模過程講解及代碼展示如下：
展開 平面拉伸（純剪切），簡單剪切
foam, rubber, hyperelastic, hyperfoam, low density foam
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/pure-shear
https://en.wikipedia.org/wiki/Simple_shear#Simple_shear_stress%E2%80%93strain_relation
Simple shear is a deformation in which parallel planes in a material remain parallel and maintain a constant distance, while translating relative to each other.
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=srgMoMoHU1A
展開 碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
這些工程彈性常數(shù)是廣義的彈性模量、泊松比和剪切模量，這些常數(shù)可用簡單的拉伸及純剪切試驗(yàn)來測定。圖4.3給出了三個單向拉伸和三個純剪切試驗(yàn)的示意圖。
圖2 三個單向拉伸和三個純剪切試驗(yàn)示意圖
復(fù)合材料層合板或?qū)雍蠚ぶ?，單層的材料主方向往往和參考坐?biāo)軸不一致，如圖4.4 所示，因此需要把材料主方向坐標(biāo)系和參考坐標(biāo)系下的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由此獲得非材料主方向復(fù)合材料單層的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。轉(zhuǎn)化的原則為：取任意需要的單元，把單元上的受力分解到參考坐標(biāo)系中，然后再把剛才分解的力分別分解到材料主方向坐標(biāo)系中，然后把分解好的力，按著方向進(jìn)行疊加，得到材料主方向上的力，然后把得到的每個力除以垂直于該力的截面積，就得到材料主方向上的應(yīng)力，因其復(fù)雜性，其具體公式不做闡述。
圖3 材料主方向坐標(biāo)系和參考坐標(biāo)系
（來源：中國材料研究學(xué)會）
展開 abaqus損傷準(zhǔn)則總結(jié)
ABAQUS中有四種初始斷裂準(zhǔn)則:
在高應(yīng)變速率下變形時，有shear failure和tensile failure（旋壓用不到，不再介紹）
對于斷裂延性金屬：可以選用A:韌性準(zhǔn)則（ductile criteria）和B:剪切準(zhǔn)則（shear criteria）
對于縮頸不穩(wěn)定性可以使用（鈑金）：C: FLD、FLSD、M-K以及MSFLD
對于鋁合金、鎂合金以及高強(qiáng)鋼在變形過程中會出現(xiàn)不同機(jī)制的斷裂，可能會將以上準(zhǔn)則聯(lián)合起來進(jìn)行使用。
損傷的感念如下圖所示：
1. 韌性斷裂準(zhǔn)則
1.1 ABAQUS中提供的韌性斷裂準(zhǔn)則需要輸入的參數(shù)為：
斷裂應(yīng)變；應(yīng)力三軸度；應(yīng)變速率
要測量不同應(yīng)力三軸度下的斷裂應(yīng)變需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，這是不可取的。
Hooputra et al,2004通過實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)得到了在定應(yīng)變速率下，斷裂應(yīng)變和應(yīng)力三軸度的關(guān)系：
SIMUWE論壇中的建議：
這個應(yīng)該通過單軸拉伸實(shí)驗(yàn)、壓縮實(shí)驗(yàn)和純剪切實(shí)驗(yàn)。各測得各自的應(yīng)變量。 應(yīng)力三軸度拉伸是0.33，壓縮是-0.33，純剪切時0。實(shí)驗(yàn)好做。
方程求解后，就可以得到（不同溫度、不同應(yīng)變速率下）不同三軸應(yīng)力對應(yīng)的斷裂初始時的等效塑性應(yīng)變。
例子中提供的斷裂應(yīng)變和應(yīng)力三軸度的關(guān)系如下圖所示，材料為7018鋁合金，T6態(tài)：
展開 
碳纖維復(fù)合材料剪切疲勞試驗(yàn)研究方法
4
結(jié)論
本文研究采用V型缺口試樣測試碳纖維復(fù)合材料剪切疲勞試驗(yàn)，該方法可以獲得純剪切狀態(tài)以及更加均勻的應(yīng)力分布。對碳纖維復(fù)合材料V型缺口試樣進(jìn)行了應(yīng)力比為0.05的剪切疲勞試驗(yàn)，獲得了該CFRP的S-N曲線，與金屬的S-N曲線的對比，可見其疲勞強(qiáng)度大于傳統(tǒng)金屬的疲勞強(qiáng)度，說明碳纖維復(fù)合材料具有良好的疲勞性能。
復(fù)合材料疲勞試驗(yàn)服務(wù)方案
國高材分析測試中心可提供全面的復(fù)合材料疲勞檢測服務(wù)，確保您的產(chǎn)品安全耐用。具體測試項(xiàng)目包括：S-N曲線、低周疲勞(LCF)強(qiáng)度、有限壽命疲勞強(qiáng)度、高周疲勞(HCF)強(qiáng)度和疲勞壽命預(yù)測等。通過精確測量與數(shù)據(jù)分析，我們?yōu)槟峁┰敿?xì)的檢測報(bào)告與改善建議，確保您的復(fù)合材料在各種應(yīng)用環(huán)境下均表現(xiàn)出色。
展開 麥吉爾大學(xué)李劍宇《ACS Macro Letters》堅(jiān)韌/高粘/水凝膠斷裂特性的尺度行為
團(tuán)隊(duì)
的定標(biāo)分析和計(jì)算研究表明，這是由于剪切模量的定標(biāo)引起的。該研究將促進(jìn)對水凝膠斷裂的結(jié)垢的研究，并為下一代強(qiáng)韌粘合水凝膠提供開發(fā)指導(dǎo)。
相關(guān)論文以題為
Scaling Behavior of Fracture Properties of Tough Adhesive Hydrogels
發(fā)表在《
A
CS Macro Letters
》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖
1.聚合物含量不同的組織粘附水凝膠的斷裂測量結(jié)果。
（a）將制得的藻酸鹽/PAAm水凝膠在PBS溶液中浸泡不同的時間，然后用脫乙酰殼多糖和偶聯(lián)劑活化，在壓縮下與組織形成粘附。（b–d）用撕裂試驗(yàn)測量內(nèi)聚能。（b）將厚度為t的樣品以恒定速度垂直拉出。（c）水凝膠每厚度的撕裂力與延伸率和聚合物分?jǐn)?shù)的關(guān)系。（d）內(nèi)聚能與聚合物分?jǐn)?shù)的關(guān)系。（e–g）用180度剝離測試測量粘合力。（f）每寬度的剝離力是延伸率和聚合物分?jǐn)?shù)的函數(shù)。（g）粘合能與聚合物分?jǐn)?shù)的關(guān)系。
圖
2.機(jī)械性能和聚合物分?jǐn)?shù)之間的比例關(guān)系。
（a）在布朗模型中，裝卸循環(huán)的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線分為4個部分。插入的圖：（i）雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的結(jié)構(gòu)示意圖。（ii）純剪切配置。（b）對數(shù)-對數(shù)圖，說明了內(nèi)聚能和粘附能以及剪切模量與聚合物分?jǐn)?shù)的關(guān)系。
圖
3.粘附能和內(nèi)聚能之間的關(guān)系。
（a）粘合能約為粘合能的四分之一。（b）在穩(wěn)態(tài)裂紋擴(kuò)展過程中，純剪切試樣的參考配置中的整體裂紋和界面裂紋附近區(qū)域的損壞。（c）與（b）相似的曲線，其等高線圖顯示當(dāng)（S
interface
）
C
/μ=（S
interface
）
A
/μ= 12時，每單位體積Ud的耗散能量的分布。白色水平線表示初始裂紋。
展開 GTN模型文章推薦（二十）
之后作者設(shè)計(jì)了表示純拉伸和純剪切這兩類應(yīng)力狀態(tài)的拉伸試樣，如下圖
通過拉伸實(shí)驗(yàn)的斷口分析：作者驗(yàn)證了拉伸狀態(tài)下，材料的斷口由數(shù)量較少的的大孔洞和數(shù)量較多的二級微孔洞組成，表明材料是孔洞控制型失效，
而剪切破壞的試樣的表面斷口并無明顯的凹坑，相反出現(xiàn)了明顯的滑移痕跡，因此可以認(rèn)為是剪切主導(dǎo)失效
有限元模擬也驗(yàn)證了作者的觀點(diǎn)，拉伸失效的材料與剪切失效材料的自由表面與中心面的損傷發(fā)展存在明顯不同，拉伸的中心對稱面的損傷明顯先于外表面，而剪切中心與外表面則無明顯區(qū)別，如下圖所示：
同時，作者也詳細(xì)對比了失效位置的損傷組成和孔洞發(fā)展情況，其差別表現(xiàn)為，拉伸樣品的損傷組成中，剪切只有很小一部分，而剪切試樣中，孔洞演化對損傷的貢獻(xiàn)則很小，拉伸損傷中，前期損傷主要由孔洞生長貢獻(xiàn)，當(dāng)基體的等效塑性應(yīng)變高于0.4時，其貢獻(xiàn)主要由孔洞生長貢獻(xiàn)。而剪切失效試樣，則在全過程，孔洞形核的貢獻(xiàn)均高于孔洞生長。
之后，作者為了評估MSG理論引入對材料預(yù)測精度的影響，將新提出的模型與原始剪切修正模型做了詳細(xì)對比如下圖：
具體而言，MSG引入的影響為：相比于原始模型，引入MSG后在拉伸損傷中，延緩了孔洞的演化，預(yù)測材料的延性更接近實(shí)際情況，而在剪切損傷中，促進(jìn)了剪切損傷的發(fā)展，預(yù)測的延性低于原始模型，也更接近真實(shí)情況，因此可以看出，這種建立在考慮微觀材料演化的本構(gòu)模型其預(yù)測能力更強(qiáng)，并且因?yàn)榭紤]了尺寸效應(yīng)，其預(yù)測能力在小尺寸構(gòu)件中的預(yù)測能力會明顯強(qiáng)于原始宏觀模型。
展開 cohesive單元剪切(壓剪)破壞無法刪除
如圖所示，工況一：兩個單元之間用一定厚度的cohesive單元相連，底部的單元固定不動，頂部的單元向右水平移動，兩單元發(fā)生純剪切破壞并導(dǎo)致cohesive單元被破壞刪除。
工況二：在工況一的基礎(chǔ)上在頂部單元的上表面施加壓強(qiáng)荷載使兩個單元相互擠壓，兩個單元之間發(fā)生壓剪破壞，cohesive單元即使達(dá)到失效標(biāo)準(zhǔn)也無法被刪除。
哪位大神知道能夠使cohesive單元在壓剪條件下被刪除??？需要如何設(shè)置？我已經(jīng)在“網(wǎng)格-指派單元類型”中設(shè)置了cohesive單元為“粘性-單元刪除：是-最大下降率：0.9”
基于VPSC模擬FCC金屬等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAE)工藝
等通道轉(zhuǎn)角擠壓是將多晶試樣壓入一個特別設(shè)計(jì)的模具中以實(shí)現(xiàn)大變形量的剪切變形工藝，主要通過變形過程中的近乎純剪切作用,使材料的晶粒得到細(xì)化, 從而材料的機(jī)械和物理性能得到顯著改善。等通道轉(zhuǎn)角擠壓是一種有效的制備超細(xì)晶材料的方法。
本處粘塑性自洽多晶體塑性模擬的材料初始取向由程序隨機(jī)生成，其(100)、(110)和(111)極圖見圖1，可見初始狀態(tài)表現(xiàn)為隨機(jī)取向，極密度最大值為1.5。變形過程強(qiáng)加100%的剪切應(yīng)變，步長為0.2，共50步，用4個過程來描述整個等通道轉(zhuǎn)角擠壓的變形工藝流程，如圖2，在VPSC模擬中，擠出、擠入、模具的流動軸分別為設(shè)置為軸1、2、3。
圖1. 初始隨機(jī)織構(gòu)極圖
ECAE通過90o模反復(fù)擠壓樣品,在每道工序中，大約100%的剪切應(yīng)變被施加，其優(yōu)點(diǎn)是試樣的截面保持不變，這一過程旨在大幅度減小晶粒尺寸，在保證塑性同時提高屈服應(yīng)力，模擬結(jié)果如下：
(a) ECAE1
(b) 90°CW
(c) 90°CW
(d) ECAE2
圖2 等通道轉(zhuǎn)角擠壓過程織構(gòu)模擬結(jié)果
從模擬結(jié)果可以看到，經(jīng)過等通道轉(zhuǎn)角擠壓后的FCC金屬產(chǎn)生了明顯的擇優(yōu)取向-變形織構(gòu)，其最大強(qiáng)度為5.5。
最后,有VPSC培訓(xùn)等相關(guān)需求歡迎聯(lián)系我們.
VPSC培訓(xùn)
公眾號:320科技工作室
展開 沖壓件分普通沖裁與精沖：原來精沖這么簡單
沖裁過程中，凸模接觸資料前，通過力使齒圈壓板將資料壓緊在凹模上，然后在V形齒的內(nèi)面發(fā)生橫向側(cè)壓力，以阻撓資料在剪切區(qū)撕裂和金屬的橫向活動，在沖裁凸模壓入資料的一起，使用頂出器的反壓力，將資料壓緊，加之使用極小空隙與帶圓角的凹模刃口消除了應(yīng)力集中。
然后使剪切區(qū)內(nèi)的金屬處于三向壓應(yīng)力狀況，消除了該區(qū)內(nèi)的拉應(yīng)力，提高了資料的塑性，從根本上避免了一般沖裁中呈現(xiàn)的曲折、拉伸、撕裂現(xiàn)象，使資料沿著凹模的刃邊形狀，呈純剪切的方式被沖裁成零件，然后取得高質(zhì)量的光亮、平坦的剪切面。
精沖時，壓緊力、沖裁空隙及凹模刃口圓角三者相得益彰，是缺一不可的。它們的影響是彼此聯(lián)系的，當(dāng)空隙均勻、圓角半徑適其時，就可用不大的壓料取得光亮的斷面。
從零基礎(chǔ)到設(shè)計(jì)精英 專業(yè)在線教學(xué) （五金沖壓模具-含端子，彈片，拉伸，連續(xù)，PRESSCAD，汽車模具-含鈑金件，覆蓋件，PRESSUG，AF工藝分析等 ） 更多學(xué)習(xí)資料加湯姆老師微信tommujushejixuexi。
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精沖時，壓緊力、沖裁空隙及凹模刃口圓角三者相得益彰，是缺一不可的。它們的影響是彼此聯(lián)系的，當(dāng)空隙均勻、圓角半徑適其時，就可用不大的壓料取得光亮的斷面。
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從工程應(yīng)力應(yīng)變曲線到仿真材料卡片：一位CAE工程師的實(shí)戰(zhàn)筆記
這種微觀機(jī)制使得聚合物在宏觀上表現(xiàn)出極其復(fù)雜的力學(xué)特征：強(qiáng)烈的靜水壓敏感性（拉壓屈服不對稱，壓縮屈服強(qiáng)度往往遠(yuǎn)高于拉伸）、顯著的粘彈性/粘塑性耦合響應(yīng)、極低應(yīng)變率下的頸縮后冷拉（Cold Drawing）現(xiàn)象，以及伴隨微裂紋（Crazing）與剪切帶（Shear Banding）競爭的損傷演化。
在構(gòu)建聚合物材料卡片時，傳統(tǒng)的金屬本構(gòu)模型完全失效。工程界目前傾向于采用兩類策略：
第一類是基于Drucker-Prager或Mohr-Coulomb這類原本用于巖土材料的屈服準(zhǔn)則，通過引入靜水壓力項(xiàng)來修正拉壓不對稱性；
第二類則是采用專為聚合物開發(fā)的半解析模型，如SAMP-1（Semi-Analytical Model for Polymers）。SAMP-1模型允許用戶直接輸入單軸拉伸、單軸壓縮、雙軸拉伸及純剪切四條不同應(yīng)力狀態(tài)下的屈服曲線，并根據(jù)加載路徑自動插值構(gòu)建動態(tài)的三維屈服面。
同時，該模型引入了非關(guān)聯(lián)流動法則（Non-associated Flow Rule）以準(zhǔn)確控制聚合物在塑性變形過程中的體積膨脹（即泊松比隨塑性應(yīng)變的變化），這對于精確預(yù)測塑料扣位的插拔失效與手機(jī)外殼的跌落開裂至關(guān)重要。
四、材料卡片應(yīng)用邏輯
各大主流商業(yè)求解器（如LS-DYNA, Abaqus, PAM-CRASH）在底層動力學(xué)積分算法上殊途同歸，但在材料卡片的關(guān)鍵字定義、輸入邏輯與容錯處理機(jī)制上存在顯著差異。深入理解這些差異，是避免“垃圾輸入，垃圾輸出”（Garbage In, Garbage Out）的關(guān)鍵。
LS-DYNA：顯式碰撞仿真的材料庫開發(fā)經(jīng)驗(yàn)
LS-DYNA以其在強(qiáng)非線性、大變形和瞬態(tài)沖擊領(lǐng)域的絕對統(tǒng)治力而聞名。
展開 samcef 復(fù)合材料介紹
同時，由于復(fù)合材料具有各向異性，耦合效應(yīng)，層間剪切等特殊性質(zhì)，因此復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的精確仿真，已成為國外研究的重點(diǎn)和迫切的需求。
Samcef for composite作為一款對復(fù)合材料設(shè)計(jì)分析量身定做的商業(yè)化有限元軟件為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分析提供了完整精確的解決方案。軟件提供了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析完備的功能，不但有非線性分析能力，而且提供層間剪切應(yīng)力的求解，材料失效破壞以及裂紋擴(kuò)展等分析能力。
1.
技術(shù)特點(diǎn)：
復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)在純剪切載荷作用下會發(fā)生失穩(wěn)破壞。Samcef mecano可以準(zhǔn)確求解復(fù)合材料板的后屈曲分析；可以進(jìn)行復(fù)合材料的分層損傷模擬，包括分層臨界面的確定，過程分析以及極限載荷的計(jì)算等；可以對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)包括層次順心優(yōu)化，質(zhì)量，機(jī)構(gòu)和形狀優(yōu)化等。
2.功能介紹：
失效準(zhǔn)則：為強(qiáng)度校核提供多種準(zhǔn)則，包括最大應(yīng)力和最大應(yīng)變，Tsai-Hill，Tsai-Wu，Hoffman，Hashin，Rice and Tracey準(zhǔn)則等，同時用戶也可以自定義失效準(zhǔn)則。
豐富的材料庫： 提供了多種材料的定義，包括：
2
線彈性材料
2
夾雜等效模型
2
超彈性材料
2
彈塑性，粘彈性和粘塑性材料等
2
壓電材料
2
用戶自定義材料模型。
豐富的單元庫： 針對復(fù)合材料的三種不同工藝，纏繞，層疊以及夾心結(jié)構(gòu)，提供相應(yīng)單元模擬，包含平面應(yīng)變單元，2D軸對稱單元和3D單元。
粘結(jié)單元：針對層合結(jié)構(gòu)，包含Cohesive elements單元的定義，可以用于復(fù)合材料的層間撕裂和損傷分析。
展開 防塵罩（超彈性材料）分析
支持通過四種試驗(yàn)方法計(jì)算材料常數(shù)，分別為純拉伸/壓縮、等雙軸拉伸、純剪切和簡單剪切。
多項(xiàng)式模型和奧格登模型在處理體積壓縮試驗(yàn)外的試驗(yàn)數(shù)據(jù)時，需要假設(shè)為非壓縮性材料。
收集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)該是工程應(yīng)變和工程應(yīng)力。
參考文獻(xiàn)：
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來都來了，點(diǎn)個在看再走吧~~~
二階反對稱張量的一點(diǎn)理解
Orthonormal basis defined by the axial vector[1]
下面我們考慮軸矢量w同某個新坐標(biāo)系的某個軸方向重合（如figure 2所示），假設(shè)重合軸為，即，于是
矢量a在新坐標(biāo)系中的表述為
所以
因此
W在新基的三個方向上的一次投影分量為
W在新基的二次投影分量為
W在新基上的分量可表示為
W分量和軸矢量在新坐標(biāo)系中的表征如下圖所示
由上圖可知，此時新基方向?qū)?yīng)單元的純剪切方向。
參考文獻(xiàn)：
[1] Chaves E W V. Notes on continuum mechanics[M]. Springer Science & Business Media, 2013.
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