Creo Simulate 超弹性材料模型

Creo Simulate 中列示了6中材料模型方案，见下表：

应变势能

Neo-Hookean

一阶缩减项多

Mooney-Rivlin

一阶完全多项

缩减项多完全多项

三阶缩减项多

超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材-编制说明

《超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材》编制说明（征求意见稿）一、工作简况 1.1本标准项目涉及的产品简况：本标准针对适用于眼镜架、矫形丝、导引丝、通信天线等用途的超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材产品的化学成分、尺寸、弯曲度、超弹性性能、力学性能、高低倍组织、表面质量等技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等进行了规定。目前国内钛镍合金生产已具有一定的规模，但与国际相关生产技术相比仍存在差距。在钛镍合金的熔炼技术方面，美国、日本已走在了世界的前列，例如美国 WahCha ng 公司可以生产单锭重量达3吨的钛镍合金铸锭。国内一般采用25kg 或50kg 真空中频感应炉生产铸锭，存在的问题是铸锭规格小、效率低、杂质含量高，产品的成品率仅为 50%左右，不适合规模化生产。国外钛镍合金生产广泛采用将大规格铸锭通过挤压方法生产棒坯料，然后再轧制拉拔成棒丝材的工艺，其先进的生产线主要是采用了连续式高速轧机，精轧采用三辊、四辊定径轧机等，生产线产能较大，但设备复杂，投资较大。我国钛镍合金棒丝材普遍采用与普通钛合金相似的加工工艺，即铸锭锻造开坯后轧制、旋锻、拉拔的工艺，生产规模普遍较小，经济效益低，产品质量和精度与国际先进水平有较大差距，缺乏竞争力。产品生产工艺路线如下图所示：图1超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材生产工艺流程图 1.2任务来源：根据国标委发［2018］60号20192049-T-610，由西安思维金属材料有限公司、有研亿金新材料股份有限公司、有研医疗器械（北京）有限公司承担国家标准《超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材》的编制工作，计划完成年限为 2019年。 1.3标准项目申报单位简况：西安思维金属材料有限公司于 2012年注册成立，主营业务为钛镍材料和钛及钛合金丝材及深加工产品的研发、生产和销售，主导产品为钛镍合金棒材、丝材、板材及航空航天和工程用钛合金棒丝材两大类产品。公司 2013年经认证成为“陕西省和西安市民营科技企业”、“西安市高新技术企业”， 2014年经认定为“陕西省中小企业创新研发中心”； 2015年被认定为国家“高新技术企业”； 2018年被认定为西安市 TOP100企业及“陕西省科技型中小企业” ；并已通过 ISO 9001-2008、ISO14001-2004 及 GB/T28001-2011管理体系认证。公司目前在研科研项目 15余项，其中获得国家、省、市政府支持的项目 10 余项，获得 2017 年陕西省科技进步三等奖，西安市科技进步一等奖。公司 2012 年至今起草制定国家标准、有色金属行业标准 10 余项。公司依托西北有色金属研究院电热张力矫直［表面磨削 —? 「表面氧化处理 ----------- ? 拉丝成品矫直扒皮，切冒口棒、丝坯旋锻性能检测入库

超弹性和伪弹性

超弹性”和“伪弹性” 是指在应力消除后，可恢复的应变量不同，前者是完全恢复，后者是部分恢复，残余变形可通过后续的加热进行恢复。实际上，它们在本质上是一样的，所以这两个概念经常被混淆使用。图2-18所示Cu-38.9Zn单晶在-77℃(合金的Ms=-125℃）形变，至应变达9%时呈完全的应力诱发马氏体态，卸去应力后，应力-应变曲线上出现回线，呈现超弹性。对不同合金或对同一合金在不同温度下施加应力后，卸载后会出现不同的应变恢复情况，有的呈现伪弹性——应变部分恢复。伪弹性看起来像弹性变形，但其应力-应变曲线是非弹性的，因此被称为伪弹性(或由于其可逆变形量大又被称为超弹性）。但是，伪弹性与一般的弹性变形无关，仅与应力诱发相变和

热弹性相变有关。伪弹性与热诱发形状记忆效应完全相似。在伪弹性的情况下，试样的形状随外加应力的变化而变化。应变量达8%的多晶体材料，当外加应力去除后，不用加热即可完全恢复原状。图2-19用应力-应变曲线示意性地说明了这种行为。材料的原始状态不同，伪弹性机理也不同，可分为3种不同情况。 (1）相变引起的伪弹性：当原始组织由马氏体组成时，在某一温度下(Af

超弹性材料本构关系不同构造方法

超弹性材料本构关系不同构造方法在推导本构关系时不同的文献所定义的应力、应变并不相同，如阿尔曼西应变e 对应柯西应力（Cauchy 应力）σ；变形梯度率?F 对应第一P-K 应力P ；格林应变（Green 应变）E 对应第二P-K 应力T 。它们的定义和转化关系如下：变形梯度F 右柯西-格林张量F F C T = Cauchy 变形张量1--=F F c T 左柯西-格林张量T FF b = 格林应变张量（Lagrange 或Green 应变）：)(21I C E -= 阿尔曼西应变（欧拉应变）：)(2 11--= b I e 两者转换关系：1--=EF F e T 第一P-K 应力张量T F J P -?=σ 第二P-K 应力张量T F JF T --=σ1 两者转换关系P F T 1-= 其中因为第一P-K 应力不是对称的二阶张量，在实际应用中很少用到，而且ABAQUS 在计算超弹性材料本构行为，不采用率形式的本构关系，而采用全量形式的本构关系，而第一P-K 应力却对应变形梯度率?F 。但是通过下面的分析可以得出结论：在《The role of mechanics during brain development 》这篇文献中计算的皮奥拉应力是第一P-K 应力P 。 T F J F P -??????-+=μ?λ?μ)ln(32 （22）

在黄克志书中225页，式3.28求出了第二P-K 应力 T F F J I C J I T ----+=-+=11)ln ()ln (μλμμλμ （3.28）根据两类P-K 应力转换关系T F P ?=，将上式两端点乘F ，得：与文献中的应力表达式（22）吻合，所以文献中的应力为第一P-K 应力。 ABAQUS 在构造超弹性材料本构时用消除体积变形的变形梯度 F J F 31 *-= 则*F 称为“消除了体积变化的变形梯度”，以它为变形梯度，则变形无体积变化，即1)(det *=F 以*F 为基础，重新定义了左、右Cauchy-Green 张量又定义*b 的三个主不变量，ABAQUS 采用其构造的势能函数最终得出柯西（Cauchy ）应力表达I -'=p σσ 偏量部分?? ?????∏??-???? ??∏??I +I ??='*******2b b w b W W DEV J σ (2.6) 球量部分J W p ??-= (2.7) ABAQUS 定义的应变张量：d =?ε 为应变率d (2.8) 也可分解为偏量球量部分：I +'=???)(31εεεtr 小结：ABAQUS 里面用消除了体积变形的变形梯度F J F 31*-= 用柯西应力张量I -'=p σσ和应变张量I +'=???)(3 1εεεtr 文献中指出脑白质的生长正式由于弹性体积变形超过一定限度才发生生长，体积变形不能忽略，脑白质生长率

umat二次开发超弹性本构

APPENDIX Neo-Hookean Hyperelatic Material User Subroutine This program is based on the derivation of hyperelastic material constitutive model in Section 4.4. A stress and strain relationship was derived from the neo-Hookean hyperelastic material constitutive model that is normally represented as the strain energy with strain invariants. subroutine vumat( C Read only (unmodifiable)variables - 1 nblock, ndir, nshr, nstatev, nfieldv, nprops, lanneal, 2 stepTime, totalTime, dt, cmname, coordMp, charLength, 3 props, density, strainInc, relSpinInc, 4 tempOld, stretchOld, defgradOld, fieldOld, 5 stressOld, stateOld, enerInternOld, enerInelasOld, 6 tempNew, stretchNew, defgradNew, fieldNew, C Write only (modifiable) variables - 7 stressNew, stateNew, enerInternNew, enerInelasNew ) C include 'vaba_param.inc' C dimension props(nprops), density(nblock), coordMp(nblock,*), 1 charLength(nblock), strainInc(nblock,ndir+nshr), 2 relSpinInc(nblock,nshr), tempOld(nblock), 3 stretchOld(nblock,ndir+nshr), 4 defgradOld(nblock,ndir+nshr+nshr), 5 fieldOld(nblock,nfieldv), stressOld(nblock,ndir+nshr), 6 stateOld(nblock,nstatev), enerInternOld(nblock), 7 enerInelasOld(nblock), tempNew(nblock), 8 stretchNew(nblock,ndir+nshr), 8 defgradNew(nblock,ndir+nshr+nshr), 9 fieldNew(nblock,nfieldv), 1 stressNew(nblock,ndir+nshr), stateNew(nblock,nstatev), 2 enerInternNew(nblock), enerInelasNew(nblock) C character*80 cmname C if (cmname(1:6) .eq. 'VUMAT0') then call VUMAT0(nblock, ndir, nshr, nstatev, nfieldv, nprops, lanneal, 2 stepTime, totalTime, dt, cmname, coordMp, charLength, 3 props, density, strainInc, relSpinInc, 4 tempOld, stretchOld, defgradOld, fieldOld, 5 stressOld, stateOld, enerInternOld, enerInelasOld, 6 tempNew, stretchNew, defgradNew, fieldNew, 7 stressNew, stateNew, enerInternNew, enerInelasNew) 117

弹性体材料大全

弹性体材料大全弹性体分为热固性弹性体和热塑性弹性体（TPE），其中TPE包括苯乙烯类热塑弹性体TPS、烯烃类热塑弹性体TPO、TPV等，常在塑料改性中起到重要的作用。下面为大家整理了弹性体材料大全。SBS：苯乙烯系热塑性弹性体，是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”。与丁苯橡胶相似，SBS可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，成为目前消费量最大的热塑性弹性体。 SIS：苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯(SIS)嵌段共聚物是SBS的姊妹产品，是美国Phillips石油公司和Shell化学公司分别于60年代同步开发，并在70年代获得进一步发展的新一代热塑性弹性体。它具有优异的波纹密封性和高温保持力，其独特的微观分相结构决定了它在用做粘合剂时具有独特的优越性，配制成的压敏胶和热熔胶广泛应用于医疗、电绝缘、包装、保护掩蔽、标志、粘接固定等领域，特别是其生产热熔压敏胶(HMPSA)，具有不含溶剂、无公害、能耗小、设备简单、粘接范围广的特点，深受用户欢迎，近年来的发展速度很快。 SEBS：SEBS是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。SEBS不含不饱和双键，因此具有良好的稳定性和耐老化性。?无需硫化即可使用的弹性体，加工性能与SBS类似，边角料可重复使用，符合环保要求，无毒，符合FDA要求。具有较好的耐温性能，其脆化温度≤-60℃，最高使用温度达到149℃，在氧气气氛下其分解温度大于270℃。 EPDM：三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种，以EPDM （EthylenePropyleneDieneMonomer）表示，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。 POE：POE是美国DUPONTDOW化学公司采用INSITE催化技术生产而成的。对比传统的聚合物材料，具有更好的加工成型性能，成型时不需加任何塑化剂；在汽车工业、医用、抗冲击改性剂及包装领域有着广泛的应用。 TPE：热塑性弹性体TPE（ThermoplasticElastomer）是一种具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性，又具有可注塑加工的特征的材料。具有环保无毒安全，硬度范围广，有优良的着色性，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，无须硫化，可以循环使用降低成本，既可以二次注塑成型，与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合，也可以单独成型。 TPV：TPV是ThermoplasticVulcanizate的简称，中文名称为热塑性三元乙丙动态硫化弹性体或热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，是高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料。TPV常温下的物理性能和功能类似于热固性橡胶，在高温下表现为热塑性塑料的特性，可以快速经济和方便地加工成型。TPV热塑性三元乙丙动态硫化弹性体/橡胶将硫化橡胶材料通过动态硫化使三元乙丙橡胶EPDM以低于2微米尺寸的微粒分散在聚丙烯PP塑料基体中，把橡胶与塑料的特性很好的结合在一起，得到综合性能优异的高性能弹性体材料。 TPO：聚烯烃热塑性弹性体。通常由乙烯和辛烯等的共聚物。聚烯烃热塑性弹性体是一种高性能弹性材料，它的性能类似橡胶，加工方法与塑料相同。为橡胶的换代产品而应用于轿车、电缆、轻纺、建筑、家电等领域。 TPU：主热塑性聚氨酯弹性体橡胶。要分为有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范围宽（60HA-85HD）、耐磨、耐油，透明，弹性好，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。 TPEE：TPEE（热塑性聚酯弹性体）是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无定形相聚酯硬段部分结晶形成结晶微区，起物理交联点的作用。TPEE具有橡胶的仅供个人学习参考

超弹性

超弹性分析 4.3.1 超弹理论 4.3.1.1 超弹的定义一般工程材料（例如金属）的应力状态由一条弹塑性响应曲线来描述，而超弹性材料存在一个弹性势能函数，该函数是一个应变或变形张量的标量函数，而该标量函数对应变分量的导数就是相应的应力分量。上式中：[S]＝第二皮奥拉－克希霍夫应力张量 W＝单位体积的应变能函数 [E]＝拉格朗日应变张量拉格朗日应变可以由下式表达：[E]＝1/2（[C]-I）其中：[I]是单位矩阵，[C]是有柯西－格林应变张量其中[F]是变形梯度张量，其表达式为： x ：变形后的节点位置矢量 X ：初始的节点位置矢量如果使用主拉伸方向作为变形梯度张量和柯西－格林变形张量的方向，则有：其中： J=初始位置与最后位置的体积比材料在第i个方向的拉伸率在ANSYS程序中，我们假定超弹材料是各向同性的，在每个方向都有完全相同的材料特性，在这种情况下，我们既可以根据应变不变量写出应变能密度函数，也可以根据主拉伸率写出应变能密度函数。应变不变量是一种与坐标系无关的应变表示法。使用它们就意味着材料被假定是各向同性的。Mooney－Rivlin和Blatz－Ko应变能密度函数都可以用应变不变量表示，应变不变量可以柯西－格林应变张量和主拉伸率表示出来：一个根据应量不变量写出来的应变能密度函数如下：为材料常数，上式是两个常数的Mooney－Rivlin应变能密度函数。超弹材料可以承受十分大的弹性变形，百分之几百的应变是很普遍的，既然是纯弹性应变，因此超弹性材料的变形是保守行为，与加载路径无关。 4.3.1.2 不可压缩缩性大多数超弹材料，特别是橡胶和橡胶类材料，都是几乎不可压缩的，泊松比接近于0.5，不可压缩材料在静水压力下不产生变形，几乎不可压缩材料的泊松比一般在0.48至0.5之间（不包含0.5），对这些材料，在单元公式中必须考虑不可压缩条件。在ANSYS 程序中，不可压缩超弹单元修改了应变能密度函数，在单元中明确地包含了压力自由度。压力自由度使不可压缩条件得到满足，

材料性能总结

材料力学性能第一章材料单向静拉伸的力学性能 1、名词解释弹性比功：为应力-应变曲线下弹性范围所吸收的变形功的能力,又称弹性比能，应变比能。即弹性比功=ζe2/2E =ζeεe/2 其中ζe为材料的弹性极限，它表示材料发生弹性变形的极限抗力包申格效应：指原先经过变形，然后反向加载时弹性极限（ζP）或屈服强度（ζS）降低的现象。滞弹性：应变落后于应力的现象，这种现象叫滞弹性粘弹性：具有慢性的粘性流变，表现为滞后环，应力松弛和蠕变。上述现象均与温度，时间，密切相关。内耗：材料在弹性范围加载和卸载时，有一部分加载变形功被材料所吸收，这部分功叫做材料的内耗. 塑性：指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。脆性断裂：材料断裂前基本上补产生明显的宏观塑性变形。断口一般与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状。韧性断裂：材料断裂前及断裂过程冲产生明显宏观塑性变形的断裂过程。断口往往呈暗灰色、纤维状。解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。河流花样：实际上是许多解理台阶，不是在单一的晶面上。流向与裂纹的扩展方向一致。韧窝：材料发生微孔聚集型断裂时，其断口上表现出的特征花样。 2、设条件应力为ζ，真实应力为S，试证明S>ζ。证明：设瞬时截面积为A，相应的拉伸力为F，于是S=F/A。同样，当拉伸力F有一增量dF时，试样在瞬时长度L的基础上变为L+dL，于是应变的微分增量应为de=dL/L，试样自L0伸长至L后，总的应变量为e=lnL/ L0 式中e为真应变。于是e=ln（1+ε）假设材料的拉伸变形是等体积变化过程，于是真应力和条件应力之间有如下关系： S=ζ（1+ε）由此说明真应力S大于条件应力ζ 3、材料的弹性模数主要取决于什么因素？高分子材料的弹性模数受什么因素影响最严重？答：材料弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大，可以说它是一个对组织不敏感的性能指标（对金属材料），而对高分子和陶瓷E对结构和组织敏感。补充：影响聚合物的弹性模量的因素：下列因素的增加，E↑1)主键热力学稳定性的增加2）结晶区百分比的增加3）分子链填充密度的增加4）分子链拉伸方向取向程度的增加5) 集合物晶体中链端适应性增强6)链折叠程度的减小 4、决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些？答：内在因素:结合键,组织,结构,原子本性结合键: 金属—金属键高分子—范德华力陶瓷—共价键或离子键键能越大，屈服强度越大。组织: 四种强化机制影响ζrs ：①固溶强化②形变强化③沉淀和弥散强化④晶界亚晶强化其中沉淀强化和晶粒细化是工程上常使用提高ζrs 的手段。前三种机制提高ζys,但是降低δ,只有第四种提高ζrs又提高δ。外在因素：温度+应变速率+应力状态温度因素：一般升高温度，金属材料的屈服强度下降。但是金属晶体结构不同，其变化趋势各异。应变速率与应变状态：应变速率对金属材料的屈服强度有明显的影响。在应变速率较高的情况下，金属材料的屈服应力将显著升高。应力状态的影响是切应力分量越大，越有利于塑性变形，屈服强度就越低。不同应力状态下的材料屈服强度不同。补充： ζ0.2屈服强度单位是Mpa，表示的是试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比是0.2%时的应力。 ζb抗拉强度单位是Mpa，代表产生最大均匀塑性变形抗力，但它表示了材料在静拉伸条件下的极限承载能力以上两种强度都是在静载条件下的拉伸实验中测得。

材料的力学性能

材料的力学性能 mechanical properties of materials 主要是指材料的宏观性能，如弹性性能、塑性性能、硬度、抗冲击性能等。它们是设计各种工程结构时选用材料的主要依据。各种工程材料的力学性能是按照有关标准规定的方法和程序，用相应的试验设备和仪器测出的。表征材料力学性能的各种参量同材料的化学组成、晶体点阵、晶粒大小、外力特性（静力、动力、冲击力等）、温度、加工方式等一系列内、外因素有关。材料的各种力学性能分述如下：弹性性能材料在外力作用下发生变形，如果外力不超过某个限度，在外力卸除后恢复原状。材料的这种性能称为弹性。外力卸除后即可消失的变形，称为弹性变形。表示材料在静载荷、常温下弹性性能的一些主要参量可以通过拉伸试验进行测定。拉伸试样常制成圆截面(图1之a)或矩形截面(图1之b)棒体,l为标距,d为圆形试样的直径,h和t分别为矩形截面试样的宽度和厚度,图中截面形状用阴影表示,面积记为A。长度和横向尺寸的比例关系也有如下规定：对于圆形截面试样,规定l=10d或l=5d；对于矩形截面试样,按照面积换算规定或者。试样两端的粗大部分用以和材料试验机的夹头相连接。试验结果通常绘制成拉伸图或应力－应变图。图2为低碳钢的拉伸图,横坐标表示试样的伸长量Δl(或应变ε=Δl/l)，纵坐标表示载荷P（或应力σ＝P/A）。图中的曲线从原点到点p为直线，pe段为曲线，载荷不大于点e所对应的值时,卸载后试样可恢复原状。反映材料弹性性质的参量有比例极限、弹性极限、弹性模量、剪切弹性模量和泊松比等。比例极限应力和应变成正比例关系的最大应力称为比例极限，即图中点p所对应的应力,以σp表示。在应力低于σp的情况下，应力和应变保持正比例关系的规律叫胡克定律。载荷超过点p对应的值后,拉伸曲线开始偏离直线。弹性极限试样卸载后能恢复原状的最大应力称为弹性极限，即图中点e所对应的应力,以σe表示。若在应力超出σe后卸载，试样中将出现残余变形。比例极限和弹性极限的测试值敏感地受测试精度的影响，并不易测准，所以在有关标准中规定，对于拉伸曲线的直线部分产生规定偏离量（用切线斜率的偏差表示）的应力作为"规定比例极限"。对于弹性

材料性能期中答案

材料性能期中答案 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

1、What is the definition for Materials Properties（MP）How do we classify materials propertiesAnd please list some classification for MP.(材料特性（MP）的定义是什么我们如何分类材料特性，请列出一些MP的分类。) 答：MP：Materials’Response to External Stimulus. 材料性能：材料在给定的外界条件下的行为。怎样分类：根据材料对外界刺激做出的响应的类型进行分类。分类：复杂性能（使用性能，工艺性能，复合性能）化学性能（抗渗入性，耐腐蚀性等）力学性能（刚度强度韧性等）物理性能（热学光学磁学电学性能） 2.What is the core relationship between materials science and engineering In order to obtain desired materials properties, what should we consider first to do with the materials （材料科学与工程的核心是什么关系为了获得所需的材料性能，我们应该首先考虑的材料的什么）答：材料科学与工程学的核心关系是性能（课件上面那个三角形的图）为了提高对于材料性能的期望，我们首先要研究材料的结构与性能的关系，即研究材料学。 3.What is the most determinant for Materials mechanical properties Why（材料力学性能的决定因素是什么为什么呢）答：材料的力学性能主要指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能，影响材料力学性能的最重要的因素是材料的结构。这些结构包括：subatomic-atomic-molecular-nano-micro-macro.由于材料的结构决定了材料的屈服强度，塑性韧性，刚度等性质，所以材料的结构对材料的力学性能影响最大。

柔性机械臂用超弹性材料制备及性能研究

Abstract Robotics has developed rapidly in recent decades and has been applied in production and life. As an important execution end of a robot, a robotic arm can perform tasks such as catching, lifting, and assembly. Currently rigid mechanical arms are mostly widely used in industrial production, which consist of several motion pairs of the alloy structure, and control their motion mainly through the control of motion pairs. However, when the movement is complicated, the rigid structure will be complicated and the quality and volume will increase, resulting in poor flexibility. Flexible manipulators that mimic molluscs have small volume, simple structure, simple driving, and flexible movement. They can operate in a narrow environment and make up for the insufficiency of rigid robotic arms in space-limited, precise operation, and fragile items. In this paper, from the material point of view, we design the flexible mechanical arm composite structure by the use of the super-elastic silicone rubber materials and the difference in the elastic modulus, the elongation of different silicone rubber materials. A high strength PDMS silicone rubber is used in the center to support the entire structure, and Ecoflex series silicone rubber with good elasticity is used at the outer layer to achieve the use of capture with bending at low pressure. The ABAQUS finite element simulation method was used to optimize the shape of the Pneumatic channel The finite element simulation was performed on the bending behavior of the arc-shape, the circular l, and the arc-shape with changing section air channel after Pneumatic driving. The gas pressure-curvature curve of the structure shows that the curved air channel can achieve a greater curvature at a lower pressure. The curing process of two types of silicone rubber used for flexible manipulators was studied. The effects of curing time, curing temperature and the ratio of two components of A and B on the structure and properties of silicone rubber were studied. The effects of solidification temperature changing from 40°C to 120°C, curing time changing from 0.5 to 24h, ratio of A and B components changing from 0.8 to 1.2 on mechanical properties of Ecoflex series silicone rubber and PDMS silicone rubber were studied. The changes in glass transition temperature, chemical groups and surface

金属材料性能知识大汇总(超全)

金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题低碳钢的应力－应变曲线 a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。 b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ ；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。 ε 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本

吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。 2、关于弹性变形的问题 a、相关概念弹性：表征材料弹性变形的能力刚度：表征材料弹性变形的抗力弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也

叫内耗 b、相关理论：弹性变形都是可逆的。理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映单晶体和多晶体金属的弹性模量，主要取决于金属原子本性和晶体类型。包申格效应；滞弹性；伪弹性；粘弹性。包申格效应消除方法：预先大塑性变形，回复或再结晶温度下退火。循环韧性表示材料的消震能力。 3、关于塑形变形的问题 a、相关概念滑移：滑移系越多，塑性越好；滑移系不是唯一因素（晶格阻力等因素）；滑移面——受温度、成分和变形的影响；滑移方向——比较稳定孪生：fcc、bcc、hcp都能以孪生产生塑性变形；一般在低温、高速条件下发生；变形量小，调整滑移面的方向

新超弹性有机晶体

某些有机晶体也具有超弹性众所周知，橡胶是有弹性的。日本横滨市立大学的研究人员首次在有机晶体中发现了另一种完全不同形式的超弹性，其源于晶体结构内部的分子变化，此前这种现象只在合金和某些无机材料中被发现。这类超弹性有机晶体在建筑和医学领域当中具有潜在应用价值。该研究结果刊登在最新一期的德国《应用化学》杂志上。超弹性，也被称为“伪弹性”，是特殊材料经受极度的变形，当压力被释放后，可以恢复到原来形状的能力。其使一些合金被拉长至普通弹簧钢的十倍以上而没有发生永久变形。该机制与涉及到橡胶状物质的正常弹性不同。在橡胶中，聚合物链通过张力被拉伸，而在超弹性材料中，机械应力触发晶体结构，没有单个原子位置的变化；当应力去除，材料恢复到原来的结构。该大学研究人员首次发现一种叫做terepthalamide的有机水晶就具有超弹性。这种晶体只需施加很小的应力下就能表现出出人意料的超弹性行为。最初在这种晶体的一个特定表面上作用剪切应力导致其弯曲，然后再过渡到不同的结晶相。所施加的压力越大，整个晶体遍布的这种状态越多。当张力被释放后，又可恢复到其原始结构。研究人员重复这种超弹性变形100次，该材料没有出现疲损迹象。据物理学家组织网5月8日（北京时间）报道，该晶体由单个有倾斜的分子构成，如同“AAAAA这样层层排列”。当作用剪切应力时，引起分子层内的角度发生变化，形成了塞满密集的“A''''BA''''BA''''B层的排列”。原各层本是由氢网合在一起，在压力下破裂，在相变过程中重新排列。有机超弹性材料可用作建筑上的有趣的候选材料，在应用中具有类似“自我修复”汽车零部件的“形状记忆”。还可应用于包括由单组件和抑制振动的关节。在医学移植领域，这类材料制成的植入物可以很容易经受变形并返回到之前理想的形状和尺寸。

弹性体改性沥青防水卷材材料性能指标

弹性体改性沥青防水卷材材料性能指标 1、分类 (1)、按胎基分为聚酯毡（PY）、玻纤毡（G）、玻纤增强聚酯毡（PYG）。 (2)、按上表面隔离材料分为聚乙烯膜（PE）、细砂（S）、矿物粒料（M）。按下表面隔离材料分为聚乙烯膜（PE）、细砂（S）。 (3)、按材料性能分为Ⅰ型和Ⅱ型。 2、规格 (1)、卷材公称宽度为1000mm。 (2)、聚酯毡卷材公称厚度为3mm、4mm、5mm。 (3)、玻纤毡卷材公称厚度为3mm、4mm。 (4)、玻纤增强聚酯毡卷材公称厚度为5mm。 (5)、每卷卷材公称面积为7.5m2、10 m2、15 m2。 3、标记弹性体改性沥青防水卷材产品按名称、型号、胎基、上表面材料、下表面材料、厚度、面积和标准编号顺序标记。如10㎡面积、3mm厚，上表面为矿物粒料、下表面为聚乙烯膜聚酯毡I型弹性体改性沥青防水卷材标记为：SBS I PY M PE 3 10 GB18242—2008。 4、用途 (1)、弹性体改性沥青防水卷材主要适用于工业和民用建筑的屋面和地下防水工程。（2）、玻纤增强聚酯毡卷材可用于机械固定单层防水，但需通过抗风载试验。（3）、玻纤毡卷材适用于多层防水中的底层防水。（4）、外露使用采用上表面隔离材料为不透明的矿物粒料的防水卷材。（5）、地下工程防水采用表面隔离材料为细砂的防水卷材。 5、单位面积质量、面积及厚度。弹性体改性沥青防水卷材的单位面积质量、面积及厚度应（1）、成卷卷材应卷紧卷齐，端面里进外出不得超过10mm。（2）、成卷卷材在（4～50）℃任一产品温度下展开，在距卷芯1000mm长度外不应有10mm 以上的裂纹或粘结。（3）、胎基应浸透，不应有未被浸渍处（4）、卷材表面应平整，不允许有孔洞、缺边和裂口、疙瘩，矿物粒料粒度应均匀一致并紧

超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材-编制说明

《超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材》编制说明（征求意见稿）一、工作简况 1.1本标准项目涉及的产品简况：本标准针对适用于眼镜架、矫形丝、导引丝、通信天线等用途的超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材产品的化学成分、尺寸、弯曲度、超弹性性能、力学性能、高低倍组织、表面质量等技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等进行了规定。目前国内钛镍合金生产已具有一定的规模，但与国际相关生产技术相比仍存在差距。在钛镍合金的熔炼技术方面，美国、日本已走在了世界的前列，例如美国WahChang 公司可以生产单锭重量达3吨的钛镍合金铸锭。国内一般采用25kg 或50kg 真空中频感应炉生产铸锭，存在的问题是铸锭规格小、效率低、杂质含量高，产品的成品率仅为50%左右，不适合规模化生产。国外钛镍合金生产广泛采用将大规格铸锭通过挤压方法生产棒坯料，然后再轧制拉拔成棒丝材的工艺，其先进的生产线主要是采用了连续式高速轧机，精轧采用三辊、四辊定径轧机等，生产线产能较大，但设备复杂，投资较大。我国钛镍合金棒丝材普遍采用与普通钛合金相似的加工工艺，即铸锭锻造开坯后轧制、旋锻、拉拔的工艺，生产规模普遍较小，经济效益低，产品质量和精度与国际先进水平有较大差距，缺乏竞争力。产品生产工艺路线如下图所示：图1 超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材生产工艺流程图 1.2任务来源：根据国标委发[2018]60号20192049-T-610，由西安思维金属材料有限公司、有研亿金新材料股份有限公司、有研医疗器械（北京）有限公司承担国家标准《超弹性钛镍形状记忆合金棒材和丝材》的编制工作，计划完成年限为2019年。 1.3标准项目申报单位简况：西安思维金属材料有限公司于2012年注册成立,主营业务为钛镍材料和钛及钛合金丝材及深加工产品的研发、生产和销售，主导产品为钛镍合金棒材、丝材、板材及航空航天和工程用钛合金棒丝材两大类产品。公司2013年经认证成为“陕西省和西安市民营科技企业”、“西安市高新技术企业”，2014年经认定为“陕西省中小企业创新研发中心”；2015年被认定为国家“高新技术企业”； 2018年被认定为西安市TOP100企业及“陕西省科技型中小企业”；并已通过ISO 9001-2008、ISO14001-2004及GB/T28001-2011管理体系认证。公司目前在研科研项目15余项，其中获得国家、省、市政

材料的常用力学性能有哪些

材料的常用力学性能有哪些材料的常用力学性能指标有哪些材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能.锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括:强度、硬度、塑性和韧性等. (1)强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力.强度指标是设计中决定许用应力的重要依据,常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2和抗拉强度σb,高温下工作时,还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD. (2)塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力.塑性指标包括:伸长率δ,即试样拉断后的相对伸长量;断面收缩率ψ,即试样拉断后,拉断处横截面积的相对缩小量;冷弯(角)α,即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度. (3)韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力.韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值αk表示.Αk值或αk值除反映材料的抗冲击性能外,还对材料的一些缺陷很敏感,能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化.而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感,低温冲击试验能检验钢的冷脆性. 表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ,它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力. (4)硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标.硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样.最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力.而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小.因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标. 力学性能主要包括哪些指标材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征. 性能指标包括:弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度. 钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能. 金属材料的力学性能指标有哪些一:弹性指标

NX 高级非线性案例-超弹性材料压缩

NX 高级非线性案例---超弹性材料的压缩模拟 1 模型的几何见下图：底面固定，顶面施加竖向位移约束。材料参数：使用两参数的mooney-rivlin模型，其中C10=0.474，C01=0.118，μ=0.499，据此计算屈曲模量为592MPa。 2 问题分析根据几何和边界的特点，此题目可以使用轴对称模型进行分析。NX的高级非线性解算序列包括601和701，但是701不支持轴对称模型。操作步骤： 1 对几何进行处理，NX的轴对称分析模型需要建立在XZ平面内，以Z作为对称轴，模型处于X轴正半轴。可以使用建模操作中的指令对模型重新定位。并建立上板的模型，最终得到的几何模型如下： 2 新建一个FEM和仿真，解算序列选择601，106。打开“大位移”选项。

使用“Case Control”选项卡设置输出请求和时间步设置。为得到反力结果，激活“SPC Forces” 输出。时间步定义使用“Single Interval”，设置如下：非线性解算时间由时间步数与时间增量的乘积来确定，此处的时间并非物理时间，而是定义加载的策略。如果使用3D模型和701解算序列，则时间为真实的物理时间。 3 创建局部材料，上板使用NX材料库中的“Steel”，橡胶材料使用“Mooney-Rivlin”模型进行定义。屈曲模量的确定使用以下公式： E=6(C10+C01) k= E 3(1?2ν) 由近似不可压缩条件，取ν=0.499。

4 创建物理属性，Steel创建PSOLID类型的物理属性，超弹性材料需要创建PLSOLID类型的物理属性。 6 进行网格划分，钢板使用程序自动推断的尺寸，单元类型选择CQUADX4。使用几何抽取