材料強度換算的案例
混凝土材料強度換算
今天要跟大家分享的是混凝土材料強度換算的 一個excel表格，這個表格根據《混凝土結構設計規范》計算模擬得到。具體使用可免費下載文末表格觀看操作步驟研究或觀看本人主頁視頻學習。
本表格適用于C15-C80級混凝土
表中紅色區域為輸入區，如果同學們有試驗，可以通過在修改上表的紅色區域（即混凝土立方體抗壓強度fcu,k和變異系數δ），而后回車得到其他轉換值！具體如下圖所示：
3.如果同學們沒有試驗，下表中的變異系數δ是根據混凝土結構設計規范中各個強度等級的混凝土擬合得到（算是取巧的方法），則可以只修改上表的混凝土強度等級fcu,k，而后觀察下表數值即可?。如下圖所示?：
4.通過對以上數值的輸入，而后回車，同學們就可以得到對應等級的混凝土材料的強度換算結果，其中包括?：混凝土軸心抗壓強度標準值（fck），混凝土軸心抗拉強度標準值（ftk），混凝土軸心抗壓強度設計值（fc），混凝土軸心抗拉強度設計值（ft），混凝土彈性模量（Ec）。
5.如果同學們沒有混凝土強度等級fcu,k，只有抗壓強度設計值等，則可以通過不斷修改混凝土強度等級來靠近已知的抗壓強度設計值，從而得到對應的?強度等級。
最后，食詩吃詞這個賬號兩年半了，感謝大家的信任與支持，食詩吃詞在此叩謝！
表格免費分享：?
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提取碼：SSCC
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展開 abaqus材料庫+單位制自動換算
ABAQUS基礎材料庫_POLARIS_MAT_BASE.zip
文件來源：星辰北極星團隊
今天解決了三天沒能解決的abaqus的問題，之前仿真一直錯誤是因為單位制沒統一，都是當時B站學的時候太草率了，我應該從基礎開始一點點學的。。。。。
但是換算單位制的問題還是沒搞明白，我個懶人也不是很想弄，于是從網上發現了一篇文章。
以下為文章地址
https://mp.weixin.qq.com/s/f5JiD1MGHaTdpfbh3Rb7-w
作者創作了一個插件，可以直接換算單位制。作者是星辰北極星團隊，文章中免費提供了插件的使用方法和下載路徑。還有一篇關于單位制知識的文章。插件可以解決我們這些菜狗不會換算的問題，在此深深表示感謝。
這個是星辰北極星團隊的b站號：https://space.bilibili.com/294793864 這個是他的介紹單位制換算的視頻：https://www.bilibili.com/video/BV19A411n7nZ?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=148372426dd01bdd2cf3bd70a6207813 再次膜拜大佬
展開 材料的理論斷裂強度 附晶體材料強度與斷裂微觀理論下載
材料力學低碳鋼拉伸試驗中，材料的變形分為四個階段：彈性階段、屈服流動階段、強化階段和徑縮斷裂階段，如圖1，其中當材料經過d點后，材料很快發生斷裂，該點對應的應力σb即為強度極限。但這只是實驗觀察到的現象，它與材料的理論斷裂值還有很大的區別。
假設材料的斷裂是由于原子間距被拉的太遠，超過了極限從而發生的斷裂。我們知道，原子之間的力與原子間的距離存在一定的關系，當原子靠的特別近的時候，原子間存在排斥力，當原子離的比較遠的時候，原子間存在相互吸引力，在某一距離下，原子間的作用力為0，即平衡位置。
現在我們來考慮原子間的力與應力的關系，根據應力的定義
顯然，曲線上的最大值σm即代表原子間的最大結合力——理論斷裂強度，即在理論上認為材料應力超過σm時將被拉斷。作為一級近似，該曲線可用正弦曲線表示。
而實際上，對于純鐵的抗拉強度是只有170～270MPa左右，我們熟知的Q235鋼，其抗拉極限為375～460MPa，Q345鋼的抗拉強度約是490-620MPa，遠遠低于材料的理論斷裂強度。主要原因在于公式(11)表示的是理想材料的斷裂強度，也就是說材料中沒有任何的缺陷。但這是不可能的，材料在冶金、鑄造、加工等過程中難免會產生一些初始缺陷，造成應力集中從而大大降低了材料的強度缺陷。
下載地址：晶體材料強度與斷裂微觀理論
展開 金屬材料疲勞強度的8大主要影響因素 附疲勞強度徐灝下載
表面加工狀態的影響
機加工的表面總存在著高低不平的加工痕跡，這些痕跡就相當于微小缺口，在材料表面造成應力集中，從而降低材料的疲勞強度。試驗表明，對于鋼和鋁合金，粗糙的加工（粗車）與縱向精拋光相比，疲勞極限要降低10%~20%甚至更多。材料的強度越高，則對表面光潔度越敏感。
4. 加載經歷的影響
實際上沒有任何零件是在絕對恒定的應力幅條件下工作，材料實際工作中的超載和次載都會對材料的疲勞極限產生影響，試驗表明，材料普遍存在著超載損傷和次載鍛煉現象。
所謂超載損傷是指材料在高于疲勞極限的載荷下運行達到一定周次后，將造成材料疲勞極限的下降。超載越高，造成損傷所需的周次越短。
圖1 損傷線
事實上，在一定條件下，少量次數的超載不僅不會對材料造成損傷，由于形變強化、裂紋尖端鈍化以及殘余壓應力的作用，還會對材料造成強化，從而提高材料的疲勞極限。因此，應對超載損傷的概念進行一些補充和修正。
所謂次載鍛煉是指材料在低于疲勞極限但高于某一限值的應力水平下運行一定周次后，造成材料疲勞極限升高的現象。次載鍛煉的效果和材料本身的性能有關，塑性好的材料，一般來說鍛煉周期要長些，鍛煉應力要高些方能見效。
5. 化學成分的影響
材料的疲勞強度與抗拉強度在一定條件下存在著較密切的關系，因此，在一定條件下凡能提高抗拉強度的合金元素，均可提高材料的疲勞強度。比較而言，碳是影響材料強度的最主要因素。而一些在鋼中形成夾雜物的雜質元素則對疲勞強度產生不利影響。
6. 熱處理和顯微組織的影響
不同的熱處理狀態會得到不同的顯微組織，因此，熱處理對疲勞強度的影響，實質上就是顯微組織的影響。
展開 
屈服強度500Mpa，德國EOS推出高強度3D打印鋁合金材料
△EOS新推出的鋁Al2139 AM 3D打印的輪架（來源：EOS）
2021年11月23日，南極熊獲悉，德國工業級3D打印機制造商EOS宣布在金屬3D打印材料中增加一種新材料，可以 "大大減少零件重量"，并能夠實現 "更有成本效益的生產"。
EOS Aluminium Al2139 AM據說是EOS公司迄今為止強度最高的鋁合金，將于2022年初用于EOS M 290平臺，其他EOS DMLS系統也將隨之推出。
這種材料在高達200oC的高溫下具有高性能，具有良好的耐腐蝕性，并具有更高的強度特性，允許用戶在不影響強度的情況下生產更輕的零件，EOS稱這一特性將吸引航空、運輸、賽車和太空行業的制造商。
這種材料可以使用單步熱處理工藝，EOS說這種工藝可以為企業節省高達88%的主動熱處理時間。經過熱處理后，Al2139 AM可達到約500Mpa的屈服和抗拉強度，部件可以進行電拋光和陽極氧化處理。
EOS金屬材料公司高級副總裁Sascha Rudolph說："我們一直在努力提高客戶制造的零件性能，同時減少所需的材料數量并簡化生產流程。EOS鋁Al2139 AM是這些努力的結晶，將新材料創新掌握在制造商手中。"
這一消息是在上周的Formnext展會上宣布的，此外，EOS還收購了奧地利金屬材料公司Metalpine的股份，以共同開發環保型金屬粉末。
展開 材料力學性能解析：屈服強度、強度極限、彈性極限與硬化指數
屈服強度（Yield Strength）
屈服強度是材料在受力過程中開始發生不可逆塑性變形的應力值。
這一概念基于材料的彈塑性行為，即在一定的應力下，材料會發生可逆的塑性變形，而不會永久性地改變形狀。
通過拉伸試驗，我們可以繪制應力-應變曲線，其中屈服強度是曲線上的起點。
數學表達式：
2. 強度極限（Ultimate Strength）
強度極限是材料在極端負載下所能承受的最大應力。
它標志著材料的極限強度，即當材料達到極限狀態時，將無法繼續保持其結構完整。
數學表達式：
3. 材料彈性極限（Elastic Limit）
材料彈性極限是材料在受力后仍能夠恢復原狀的最大應力點。
在這個點之前，材料遵循胡克定律，即應力和應變成正比。超過材料彈性極限后，材料將發生不可逆的塑性變形。
數學表達式：
4. 材料硬化指數（Strain Hardening Exponent）
材料硬化指數描述了材料在塑性變形過程中硬度的增加程度。它是應變硬化率與應變的關系中的指數。硬化指數越大，材料在塑性變形后的硬度增加越快。
數學表達式：
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個人學習總結，整理不易，未經本人允許請勿搬運。
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
如何準確預報各種工程結構中所用材料的強度是保證各種工程結構安全的關鍵。500多年來，力學等多學科的科學工作者持續不斷地開展了大量有價值的研究工作。然而，到目前為止，由于問題的復雜性，所建立的強度模型和預報理論主要還是基于前人所建立的公設和大量數據所歸納的經驗公式。因此，許多學者也把材料破壞的預報問題歸納為固體力學的終極問題之一。
最新的一項研究嘗試了把材料強度的預報問題納入理性的非平衡態熱力學的框架。相關的研究論文題為：“
The intrinsic nature of materials failure and the global non-equilibrium energy criterion
”，發表在SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy （《中國科學：物理學 力學 天文學》英文版）2020年第12期，由中山大學王彪教授撰寫。文章把所研究的受載材料樣本當成是熱力學體系，隨著加載進行，材料微結構將產生損傷演化，通過建立演化過程中每一個平衡態的穩定性條件進而建立材料破壞的強度準則。
研究發現了一些與前人認知不同的材料強度的本質特性，如材料的破壞狀態類似于臨界想象，是一種全局的性質，局域準則和研究方法可能會導致錯誤的結果。對于含有裂紋的材料，該強度理論同斷裂力學中的應變能釋放率準則和J積分等預報結果是一致的。該項工作的另一個核心貢獻在于利用本征應變的概念模化材料中存在的各種不同類型的缺陷，進而導出了材料體系在外載作用下，含有微結構演化破壞過程的自由能表達式。作為例子，文中把該理論用于多種材料強度問題的預報，并得到了有限的實驗結果的驗證（如下圖所示）。
展開 材料失效強度理論整理【一】
Hill-蔡理論：
若下列方程左側結果大于等于一，則材料失效。
、
、
是單層復合材料的基本強度。
4. Hoffman理論
由Hill-蔡理論演變而來，是對他的補充。適用于拉壓性能不一致的單層復合材料。
、
、
、
、
是單層復合材料的基本強度。
下次準備學習整理puck準則，hashin準則，蔡-吳張量理論。
LS-DYNA 官方提供的各種典型復合材料單向板的材料參數（包括強度）
LS-DYNA 官方提供的各種典型復合材料單向板的材料參數（包括強度）
材料含裂紋的強度計算
對于一般的強度問題，我們總是用應力來度量其強度的。但是對于有裂紋的，高強度的構件，使用應力來度量其強度就是錯誤的，此時需要使用新的準則來考察其強度問題。
《斷裂力學》提供了對于這種問題的強度計算方法，并給出了諸如能量釋放率，應力強度因子，J積分等概念來度量含有裂紋構件的強度，以考察一個帶有裂紋的構件，在某種外力作用下，它的裂紋是否會進一步擴展；或者如果想要它的裂紋不進一步擴展的話，其裂紋的長度應該是多少，等等。
本篇給出一個最經典的例子，就是一塊平板上有一個裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強度的問題。
【問題描述】
一長平板在中間有一水平裂紋，現在板的上下邊沿施加均布拉力如下圖，要求該裂紋的應力強度因子。
其中材料參數，圖中個尺寸的大小以及分布力系的大小如下表。
【問題分析】
1. 該例子來源于ANSYS 15.0 APDL幫助中的一個例子VM256CINT Command>，幫助中對該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進行建模，并考察應力強度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對其中命令的順序進行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因為是一個對稱問題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點作為坐標原點。
4. 幾何建模時對于裂紋用直線表示，而由于裂紋尖端存在著很高的應力梯度，需要對此處仔細劃分網格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說明如何在其周圍劃分網格。
5. 設置對稱邊界條件，并用CINT定義計算裂紋的相關參數。
6. 后處理中提取出應力強度因子。
7. 本文使用命令流的方式進行求解。
【求解過程】
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展開 金屬材料疲勞強度的八大主要影響因素
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加載經歷的影響
實際上沒有任何零件是在絕對恒定的應力幅條件下工作，材料實際工作中的超載和次載都會對材料的疲勞極限產生影響，試驗表明，材料普遍存在著超載損傷和次載鍛煉現象。
所謂超載損傷是指材料在高于疲勞極限的載荷下運行達到一定周次后，將造成材料疲勞極限的下降。超載越高，造成損傷所需的周次越短，如圖1所示。
圖1 損傷線
事實上，在一定條件下，少量次數的超載不僅不會對材料造成損傷，由于形變強化、裂紋尖端鈍化以及殘余壓應力的作用，還會對材料造成強化，從而提高材料的疲勞極限。因此，應對超載損傷的概念進行一些補充和修正。
所謂次載鍛煉是指材料在低于疲勞極限但高于某一限值的應力水平下運行一定周次后，造成材料疲勞極限升高的現象。次載鍛煉的效果和材料本身的性能有關，塑性好的材料，一般來說鍛煉周期要長些，鍛煉應力要高些方能見效。
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化學成分的影響
材料的疲勞強度與抗拉強度在一定條件下存在著較密切的關系，因此，在一定條件下凡能提高抗拉強度的合金元素，均可提高材料的疲勞強度。比較而言，碳是影響材料強度的最主要因素。而一些在鋼中形成夾雜物的雜質元素則對疲勞強度產生不利影響。
展開 
材料強度理論（含應力分析）
01 應力張量
02 斜截面應力
03 主應力（特征值）
主應力滿足方程：
求解行列式，可得三個主應力：
展開行列式：
04 八面體應力
八面體總應力：
八面體正應力：
八面體切應力：
05 主應力空間
06 Tresa強度準則&Mises強度準則
07 莫爾-庫侖強度準則
08 Drucker-Prager強度準則
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