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秒速飞艇平台:深入讨论模拟技术材料模型相

发表于 2018-05-19

  秒速飞艇平台线弹性模型是结构力学分析中最基础的材料模型。虽然听上去微不足道,但模型中却包含不少难以一眼看出的重要细节。在本篇文章中,我们将深入讨论线弹性材料模型的相关理论和应用,并且大致介绍其各向同性和各向异性、材料数据的容许值、不可压缩性,以及与几何非线性之间的相互作用。

  在绝大多数涉及线弹性材料的仿真中,我们都要模拟完全不具有方向敏感性的各向同性材料。描述这种材料只需要两个独立材料参数。有很多方法来选择合适的参数,不过其中某些参数则更为常用。

  杨氏模量、剪切模量和泊松比是材料数据表中最常见的参数。它们不是独立参数,因为剪切模量

  在单轴试验中,泊松比用于确定材料的横向收缩(或拉升)程度。其容许范围为 -1

  体积模量往往与剪切模量被一起指定。从某种意义上讲,这两个参数是最独立的参数选择。体积变化仅仅取决于体积模量,扭曲则完全受剪切模量决定。

  橡胶一类的材料几乎不可压缩。从数学角度来说,完全不可压缩材料与可压缩材料具有本质的区别。因为不会发生体积变化,因此无法确定其平均应力。平均应力(压力)p是体积变化

  想法可行,但在这种情况中,基于标准位移的有限元公式可能得出不理想的结果,这是由锁定现象引起的。造成的后果包括:

  补救方法是使用混合方程,将压力作为额外自由度引入。在 COMSOL Multiphysics 中,勾选材料模型设置窗口中的几乎不可压缩材料复选框,即可启用混合方程。

  当泊松比约大于或等于 0.45 时,体积模量比剪切模量大超过一个数量级,因此使用混合公式是明智的做法。其效果示例如下图所示。

  = 0.499。上方的图表示基于标准位移的方程,下方的图表示混合方程。

  在仅涉及位移自由度的解中,其应力分布图在左端(即存在约束的位置)呈现出扭曲的状态。秒速飞艇平台:使用混合公式后,这些扭曲几乎全部消失。

  在一般情况下,线弹性材料的材料属性都具有方向敏感性。其中最普遍的特性是各向异性,这意味着全部六个应力分量都取决于各自不同的应变分量。完整表示这些分量需要 21 个材料参数,很明显,获取全部数据是一项艰巨的任务。如果将应力

  幸运的是,各向异性材料通常会表现一定的对称性。在正交各向异性材料中,有三个正交方向上的剪切作用和轴向动作实现解耦。也就是说,当材料沿着其中一个主方向拉伸时,它只会在两个正交方向上收缩,而不会受剪切力的作用。完整描述正交各向异性材料需要九个独立材料参数。

  由于柔度矩阵必然是对称。


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