基于十四面体模型的开孔泡沫材料弹性模量的有限元分析

常用材料的弹性模量及泊松比数据表(S) 序号材料名称弹性模量\E\Gpa 切变模量\G\Gpa 泊松比\μ 1 镍铬钢、合金钢206 79.38 0.25～0.3 2 碳钢196～206 79 0.24～0.28 3 铸钢172～202 - 0.3 4 球墨铸铁140～154 73～76 - 5 灰铸铁、白口铸铁113～157 44 0.23～0.27 6 冷拔纯铜12 7 4 8 - 7 轧制磷青铜113 41 0.32～0.35 8 轧制纯铜108 39 0.31～0.34 9 轧制锰青铜108 39 0.35 10 铸铝青铜103 41 - 11 冷拔黄铜89～97 34～36 0.32～0.42 12 轧制锌82 31 0.27 13 硬铝合金70 26 - 14 轧制铝68 25～26 0.32～0.36 15 铅17 7 0.42 16 玻璃55 22 0.25 17 混凝土17.5～32.5 4.9～15.7 0.1～0.18 18 纵纹木材9.8～12 0.5 - 19 横纹木材0.5～0.98 0.44～0.64 - 20 橡胶0.00784 - 0.47 21 电木 1.96～2.94 0.69～2.06 0.35～0.38 22 尼龙28.3 10.1 0.4 23 可锻铸铁152 - - 24 拔制铝线69 - - 25 大理石55 - - 26 花岗石48 - - 27 石灰石41 - - 28 尼龙1010 1.07 - - 29 夹布酚醛塑料4～8.8 - - 30 石棉酚醛塑料 1.3 - - 31 高压聚乙烯0.15～0.25 - - 32 低压聚乙烯0.49～0.78 - - 33 聚丙烯 1.32～1.42 - -

《有限元基础教程》作业二：平面薄板的有限元分析班级：机自101202班姓名：韩晓峰学号：201012030210 一．问题描述： P P h1mm R1mm 10m m 10mm 条件：上图所示为一个承受拉伸的正方形板，长度和宽度均为10mm ，厚度为h 为1mm ，中心圆的半径R 为1mm 。已知材料属性为弹性模量E=1MPa ，泊松比为0.3，拉伸的均布载荷 q ＝1N/mm 2。根据平板结构的对称性，只需分析其中的二分之一即可，简化模型如上右图所示。二．求解过程： 1 进入ANSYS 程序 →ANSYS 10.0→ANSYS Product Launcher →File management →input job name: ZY2→Run 2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK 3选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK → Options… →select K3: Plane Strs w/thk →OK →Close 4定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX: 1e6, PRXY:0.3 → OK 5定义实常数以及确定平面问题的厚度 A NSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants …→Add/Edit/Delete →Add →Type 1→OK →Real Constant Set No.1,THK:1→OK →Close 6生成几何模型 a 生成平面方板 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Rectangle →By 2 Corners →WP X:0,WP Y:0,Width:5,Height:5→OK b 生成圆孔平面 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Circle →Solid Circle →WPX=0,WPY=0,RADIUS=1→OK b 生成带孔板 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Operate →Booleans → Subtract →Areas →点击area1→OK →点击area2→OK 7 网格划分 A NSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →(Size Controls) Global: Set →SIZE: 0.5 →OK →iMesh →Pick All → Close

实验三电测法测定材料的弹性模量和泊松比弹性模量E 和泊松比μ是各种材料的基本力学参数，测试工作十分重要，测试方法也很多，如杠杆引伸仪法、电测法、自动检测法，本次实验用的是电测法。一、实验目的在比例极限内，验证胡克定律，用应变电测法测定材料的弹性模量E 和泊松比μ。二、实验仪器设备和试样 1. 材料力学多功能实验台 2. 静态电阻应变仪 3. 游标卡尺 4. 矩形长方体扁试件三、预习要求 1. 预习本节实验内容和材料力学书上的相关内容。 2. 阅读并熟悉电测法基本原理和电阻应变仪的使用操作。四、实验原理和方法材料在比例极限范围内，正应力σ和线应ε变呈线性关系，即：εσE = 比例系数E 称为材料的弹性模量，可由式3－1计算，即：ε σ=E （3－1）设试件的初始横截面面积为o A ，在轴向拉力F 作用下，横截面上的正应力为： o A F = σ 把上式代入式（3－1）中可得： ε o A F E = （3－2）只要测得试件所受的荷载F 和与之对应的应变ε，就可由式（3－2）算出弹性模量E 。

受拉试件轴向伸长，必然引起横向收缩。设轴向应变为ε，横向应变为ε'。试验表明，在弹性范围内，两者之比为一常数。该常数称为横向变形系数或泊松比，用μ表示，即： ε εμ'= 轴向应变ε和横向应变ε'的测试方法如下图所示。在板试件中央前后的两面沿着试件轴线方向粘贴应变片1R 和'1R ，沿着试件横向粘贴应变片2R 和'2R 。为了消除试件初曲率和加载可能存在偏心引起的弯曲影响，采用全桥接线法。分别是测量轴向应变ε和横向应变ε'的测量电桥。根据应变电测法原理基础，试件的轴向应变和横向应变是每台应变仪应变值读数的一半，即： r εε21= '='r εε2 1 实验时，为了验证胡克定律，采用等量逐级加载法，分别测量在相同荷载增量F ?作用下的轴向应变增量ε?和横向应变增量ε'?。若各级应变增量相同，就验证胡克定律。五、实验步骤 1. 测量试件。在试件的工作段上测量横截面尺寸，并计算试件的初始横截面面积o A 2. 拟定实验方案。 1) 确定试件允许达到的最大应变值（取材料屈服点S σ的70%～80%）及所需的最大载荷值。 2) 根据初荷载和最大荷载值以及其间至少应有5级加载的原则，确定每级荷载的大小。 3) 准备工作。把试件安装在试验台上的夹头内，调整试验台，按图的接线接到两台应变仪上。 4) 试运行。扭动手轮，加载至接近最大荷载值，然后卸载至初荷载以下。观察试验台和应变仪是否处于正常工作状态。 5) 正式实验。加载至初荷载，记下荷载值以及两个应变仪读数r ε、'r ε。以后每增加一级荷载就记录一次荷载值及相应的应变仪读数r ε、' r ε，直至最终荷载值。以上实验重复3遍。

常用材料的弹性模量及泊松比集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

常用材料的弹性模量及泊松比序号材料名称弹性模量\E\Gpa切变模量\G\Gpa泊松比\μ 1镍铬钢、合金钢20679.380.25～0.3 2碳钢196～206790.24～0.28 3铸钢172～202-0.3 4球墨铸铁140～15473～76- 5灰铸铁、白口铸铁113～157440.23～0.27 6冷拔纯铜12748- 7轧制磷青铜113410.32～0.35 8轧制纯铜108390.31～0.34 9轧制锰青铜108390.35 10铸铝青铜10341- 11冷拔黄铜89～9734～360.32～0.42 12轧制锌82310.27 13硬铝合金7026- 14轧制铝6825～260.32～0.36 15铅1770.42 16玻璃55220.25 17混凝土14～23 4.9～15.70.1～0.18 18纵纹木材9.8～120.5- 19横纹木材0.5～0.980.44～0.64- 20橡胶0.00784-0.47 21电木 1.96～2.940.69～2.060.35～0.38 22尼龙28.310.10.4 23可锻铸铁152-- 24拔制铝线69-- 25大理石55-- 26花岗石48-- 27石灰石41-- 28尼龙1010 1.07-- 29夹布酚醛塑料4～8.8-- 30石棉酚醛塑料 1.3-- 31高压聚乙烯0.15～0.25-- 32低压聚乙烯0.49～0.78-- 33聚丙烯 1.32～1.42-- 常用金属材料的密度表

实验三材料弹性模量E 和泊松比μ的测定实验一、实验目的 1、测定常用金属材料的弹性模量E 和泊松比μ。 2、验证胡克（Hooke ）定律。二、实验仪器设备和工具 1、组合实验台中拉伸装置 2、XL2118系列力＆应变综合参数测试仪三、实验原理和方法试件采用矩形截面试件，电阻应变片布片方式如图3-1。在试件中央截面上，沿前后两面的轴线方向分别对称的贴一对轴向应变片R1、R1ˊ和一对横向应变片R2、R2ˊ，以测量轴向应变ε和横向应变εˊ。补偿块图 3-1 拉伸试件及布片图 1、弹性模量 E 的测定由于实验装置和安装初始状态的不稳定性，拉伸曲线的初始阶段往往是非线性的。为了尽可能减小测量误差，实验宜从一初载荷00(0)P P ≠开始，采用增量法，分级加载，分别测量在各相同载荷增量P ?作用下，产生的应变增量ε?，并求出ε?的平均值。设试件初始横截面面积为0A ，又因L L ε=?，则有 A E P ε??=0 上式即为增量法测E 的计算公式。式中 0A — 试件截面面积 ε? — 轴向应变增量的平均值组桥方式采用1/4桥单臂测量方式，应变片连接见图3-2。

R 1 R 工作片 Uab A C 补偿片 R 3 R 4 机内电阻 D E 图3-2 1/4桥连接方式实验时，在一定载荷条件下，分别对前、后两枚轴向应变片进行单片测量，并取其平均值 '11()2 εεε+=。显然ε代表载荷P 作用下试件的实际应变量。而且前后两片应变片可以相互抵消偏心弯曲引起的测量误差。 2、泊松比μ的测定利用试件上的横向应变片和纵向应变片合理组桥，为了尽可能减小测量误差，实验宜从一初载荷00(0)P P ≠开始，采用增量法，分级加载，分别测量在各相同载荷增量△P 作用下，横向应变增量ε'?和纵向应变增量ε?。求出平均值，按定义 'εμε ?=? 便可求得泊松比μ。四、实验步骤 1、明确试件尺寸的基本尺寸，宽30mm ，厚5mm 。 2、调整好实验加载装置。 3、按实验要求接好线，调整好仪器，检查整个测试系统是否处于正常工作状态。 4、均匀缓慢加载至初载荷P 0，记下各点应变的初始读数；然后分级等增量加载，每增加一级载荷，依次记录各点电阻应变片的应变值，直到最终载荷。将实验记录填入实验报告 5、作完实验后，卸掉载荷，关闭电源，整理好所用仪器设备，清理实验现场，将所用仪器设备复原，实验资料交指导教师检查签字。

（《钢结构设计规范》GB 50017━2003表3.4.3统一取弹性模量206000MPa。泊松比约为0.3 ）（有限元材料库的参数为：45号钢密度7890kg/m3,泊松比0.269，杨氏模量209000GP.）（HT200,弹性模量为135GPa,泊松比为0.27） (HT200 密度：7.2-7.3，弹性模量：70-80; 泊松比0.24-0.25 ;热膨胀系数加热： 10 冷却-8) （用灰铸铁 HT200，根据资料可知其密度为7340kg/m3，弹性模量为120GPa ,泊松比为0. 25）（HT200,弹性模量E=1.22e 11 Pa, 泊松比λ=0.25,密度ρ=7800 kg/m 3）（ HT200 122 /0. 3 /7. 2 ×10 - 6） (材料HT200,密度为7. 8103 kg / m 3 ,弹性模量为 145 GPa,泊松比为0.3) ( HT200,其弹性模量 E=140GPa,泊松比μ=0.25,密度ρ=7.8×10 3 kg/m 3) (模具材料为灰口铸铁 HT200,C-3.47%,Si-2.5%,密度 7210 kg / m3 ,泊松比 0.27。) (箱体材料为HT200,其性能参数为:弹性模量E=1.4×10 11 Pa,泊松比μ=0.3,密度为ρ=7.8×10 3 kg.m -3 ) (模型材料HT200,其主要物理与机械性能参数如下:密度7.25 t/m 3 ,弹性模量126 GPa, 泊松比0.3) (垫板的材料采用 HT200, 材料相关参数查表可得, 弹性模量 E = 1120 ×10 5 N /mm 2 , 泊松比μ= 0125, 密度ρ=712 ×10 - 9 t /mm 3) 表58-23，常用材料的弹性模量，泊松比和线胀系数

基于SolidWorks带孔板的建模及有限元分析李军摘要：利用SolidWorks对带孔矩形板进行虚拟建模，通过赋予板材材质、载荷后进行网格划分，进而进行有限元分析，得出其应力、应变和位移的分布图，并对结果进行分析研究对板材安全性的影响。关键词：SolidWorks；带孔板；建模；有限元分析 0 SolidWorks简介 Solidworks是一款优秀的三维设计软件，具有十分强大的零件设计功能及装配模块，同时也拥有丰富的后置处理模块。由于其功能强大，新手上手快，应用领域广，所以成为了主流的三维造型软件。经过17年的发展，在全球已经拥有30多万的客户，最新版本为SolidWorks 2011版。在中国SolidWorks在计算机辅助设计、计算机辅助工程、计算机辅助制造、计算机辅助工艺、数据管理等方面为企业提供了强大的动力，使企业在管理、设计和制造方面有了很大的提升。 1 带孔板的模型建立矩形板材的尺寸为300*180*10mm，孔位于中心，直径为50mm，模型如图1。图1 带孔矩形板模型 2前置处理 2.1在Command Manager中点击SIMULATION选项，建立新算例，名称默认，确认。 2.2赋予板材材料属性材料为AISI304，材料属性如表1

表1 材料的属性模型参考属性零部件名称:AISI 304 模型类型:线性弹性同向性默认失败准则:最大von Mises 应力屈服强度: 2.06807e+008 N/m^2 张力强度: 5.17017e+008 N/m^2 弹性模量: 1.9e+011 N/m^2 泊松比:0.29 质量密度:8000 kg/m^3 抗剪模量:7.5e+010 N/m^2 热扩张系数: 1.8e-005 /Kelvin SolidBody 1(凸台-拉伸1)(aisi304带孔矩形钢板静力分析) 曲线数据:N/A 2.3网格生成在SIMULATION选项中选择“运行”中的“生成网格”，使用默认网格划分。网格信息如表2，网格信息细节如表3，网格划分后的模型如图2。表2 网格信息网格类型实体网格所用网格器: 基于曲率的网格雅可比点 4 点最大单元大小7.44196 mm 最小单元大小7.44196 mm 网格品质高表3 网格信息细节节点总数23523 单元总数13612 最大高宽比例 3.9347 单元(%)，其高宽比例< 3 99.7 单元(%)，其高宽比例> 10 0 扭曲单元(雅可比)的% 0 完成网格的时间(时;分;秒): 00:00:03 计算机名: PC-201009062016

开孔板的问题（应力集中的问题）一. 引言应力集中即Stress concentration，是指受力构件由于外界因素或自身因素几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。在弹性力学中，这是一类问题，应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。应力集中会引起脆性材料断裂；使物体产生疲劳裂纹。在应力集中区域，应力的最大值（峰值应力）与物体的几何形状和加载方式等因素有关。局部增高的应力值随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。由于峰值应力往往超过屈服极限而造成应力的重新分配，所以，实际的峰值应力常低于按弹性力学计算出的理论峰值应力。反映局部应力增高程度的参数称为应力集中系数k，它是峰值应力与不考虑应力集中时的应力的比值，恒大于1且与载荷大小无关。二．产生应力集中的原因构件中产生应力集中的原因主要有： (1) 截面的急剧变化。如：构件中的油孔、键槽、缺口、台阶等。 (2) 受集中力作用。如：齿轮轮齿之间的接触点，火车车轮与钢轨的接触点等。 (3) 材料本身的不连续性。如材料中的夹杂、气孔等。 (4) 构件中由于装配、焊接、冷加工、磨削等而产生的裂纹。 (5) 构件在制造或装配过程中，由于强拉伸、冷加工、热处理、焊接等而引起的残余应力。这些残余应力叠加上工作应力后，有可能出现较大的应力集中。(6) 构件在加工或运输中的意外碰伤和刮痕。三．弹性力学中的应力集中 1.工程结构中常开设孔口最简单的为圆孔。弹性力学研究‘小孔口问题’，应符合 (1)孔口尺寸＜＜弹性体尺寸，孔口引起的应力扰动局限于小范围内。 (2)孔边距边界较远（＞1.5倍孔口尺寸）孔口与边界不相互干扰。

（《钢结构设计规范》GB 50017━ （有限元材料库的参数为：45号钢密度7890kg/m3,泊松比，杨氏模量209000GP.）（HT200,弹性模量为135GPa,泊松比为） (HT200 密度：，弹性模量：70-80; 泊松比热膨胀系数加热：10冷却-8) （用灰铸铁 HT200，根据资料可知其密度为7340kg/m3，弹性模量为120GPa ,泊松比为0. 25）（HT200,弹性模量E= 11 Pa, 泊松比λ=,密度ρ=7800 kg/m 3）（ HT200 122 /0. 3 /7. 2 ×10 - 6） (材料HT200,密度为7. 8103 kg / m 3 ,弹性模量为 145 GPa,泊松比为 ( HT200,其弹性模量 E=140GPa,泊松比μ=,密度ρ=×10 3 kg/m 3) (模具材料为灰口铸铁 HT200,%,%,密度 7210 kg / m3 ,泊松比。) (箱体材料为HT200,其性能参数为:弹性模量E=×10 11 Pa,泊松比μ=,密度为ρ=×10 3 -3 ) (模型材料HT200,其主要物理与机械性能参数如下:密度 t/m 3 ,弹性模量126 GPa, 泊松比 (垫板的材料采用 HT200, 材料相关参数查表可得, 弹性模量 E = 1120 ×10 5 N /mm 2 , 泊松比μ= 0125, 密度ρ=712 ×10 - 9 t /mm 3) 表58-23，常用材料的弹性模量，泊松比和线胀系数

常用弹性模量及泊松比 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━名称弹性模量E 切变模量G 泊松比μ GPa GPa ──────────────────镍铬钢 206 合金钢 206 碳钢 196-206 79 铸钢 172-202 球墨铸铁 140-154 73-76 灰铸铁 113-157 44 白口铸铁 113-157 44 冷拔纯铜 127 48 轧制磷青铜 113 41 轧制纯铜 108 39 轧制锰青铜 108 39

常用材料弹性模量所谓弹性模量,是以在一定比例限度范围内拉伸应力和拉伸变形之比来表示。实际应用时，多以F-2 、F-5来表示2%或5%伸长时的应力。在GB∕T 13022-1991中7.3规定：作应力-应变曲线，从曲线的初始直线部分计算拉伸弹和模量，以E（MPa）表示，E=δ∕ξ，式中δ-应力，MPa；ξ-应变。在初始拉伸阶段，拉伸应力与形变化呈直线段，从这段应力与应变的关系可以计算试样的弹性模量。而我们通常检测的薄膜断裂拉伸强度以及断裂伸长率，对于张力的设定而言不具有任何参考性，印刷复合时加载在薄膜上的应力必须控制在薄膜产生弹性变形的范围内，否则就是薄膜不可逆的拉伸变形，将产生严重的尺寸变化。另外，薄膜张力设定还要考虑薄膜材料的受热稳定性，例如印刷干燥温度在50-80℃，复合干燥温度在55-90℃（水胶复合要高一些），复合热鼓温度在50-70℃等。常用材料的热稳定性依次为PET、NY ＞BOPP＞消光OPP＞CPP＞PE。

下面我们探讨一下常用材料的弹性模量及耐热性对张力设定的影响：1、双向拉伸薄膜作为表层基材,PET的弹性模量最高，其次是BOPP,再次是消光OPP，而BOPA在干燥条件时有良好的弹性模量（接近于PET薄膜），但受潮后挺度不足（弹性模量大幅降低，印刷套印困难）。同时，PET膜的热稳定性最好，其次是BOPP，再次消光OPP，由于消光OPP膜的弹性模量相对较低，同时热稳定性又较差，印刷冷却收卷后的回缩率较大，在夏季印刷收卷后易容易出现反粘现象，所以印刷消光OPP 时张力要调整得略小，干燥温度适当降低。 2、热封层基材的弹性模量同时CPP的热稳定性远高于PE薄膜，因而LDPE薄膜的多色套印非常困难，需要配方调整提高其弹性模量及耐热稳定性。对复合过程来说，最关键的是两贴合薄膜的张力匹配问题，也就是说复合后两层膜的回缩率要尽量一致，不然，轻则卷曲，重则产生遂道现象。例如，消光OPP干复铝箔，铝箔可以认为是不收缩，而消光OPP薄膜在加载复合张力的情况下经过50-80℃的烘箱，由于其弹性模量及耐热性都较PET及普通OPP差，因而松掉张力后的回缩率也会大一些，一般消光膜复合时张力要小干燥温度也要低一些。

Step
00
概要
? 二维线性静力分析
开孔板
? 模型
- ? 对称模型 - 单位 : N, mm - 各向同性弹性材料 - 平面应力单元
? 荷载和边界条件
- 线压力 - 约束(对称)
? 模型
? 输出结果
- 范.梅塞斯应力 - 主应力向量 - 结果标注
开孔板
Step
01
1 2 3 4 5 6
分析 > 分析控制操作步骤
– 控制表单
分析类型 : [选择2D和XY平面] 点击 [
] [单位系统]
1
长度 : [mm] 点击 [确认] 键点击[确认] 键在工作窗口点击鼠标右键并选择[隐藏基 2
准面，栅格，三角标]
5
6 3
4
________________________________________________________________________________________________________________________________
开孔板开孔板
|
1

Step
02
1 2 3 4 5
几何 > 曲线 > 在工作平面上创建 > 操作步骤
2D 矩形(线框)… , 圆…
3
位置:“(0) , <10, 30>”回车点击[取消] 键点击[显示全部] 中心:“(0)”, 半径:“5”回车点击[取消] 键
?
2
?
1
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4
?
1
( ): “坐标 x, y”, 输入一个点回车 < >: “相对 dx, dy”，输入一个点回车 (0) 等于 (0, 0) 5
?
2
[Esc] 是命令[取消]的快捷键.
开孔板
Step
03
1 2 3 4 5 6
几何 > 曲线 > 操作步骤
交叉线…
点击[
] 选择屏显对象
?
2
?
1
点击[适用] 键点击[取消] 键
2
3
选择有标记[ O ]的3条线按键盘上的 [删除] 键点击[确认] 键 6
4
?
1
“Ctrl+A” 是“选择屏显示对象”快捷键.
?
2
[Enter] 是[适用]命令的快捷键.
________________________________________________________________________________________________________________________________
2
| 开孔板
开孔板

孔板结构原理特点中文名称：孔板英文名称：orifice plate 定义：设在管道或泄水隧洞中，用以量测流量或进行消能的开孔隔板。孔板orifice plate 安装在封闭管道中，按节流装置的原理，测量液体、气体和蒸汽流量的检出元件。标准孔板是一块具有圆形开孔的金属薄板,圆孔壁与孔板前端面成直角,安装时孔板轴心与管道轴线同心。孔板已有国际标准(ISO 5167)。测出孔板两端压差，按此标准即可算出具有一定精确度的流量值。孔板取压方式在国际标准中规定为径距取压、法兰取压和角接取压（取压孔紧靠孔板）3种。当测量含有少量固体的液体或含有少量液体的气体时，为便于少量固体或液体通过，孔板的开孔可制成扇形的,或制成与管道的轴线是偏心的. 孔板是测量流量的差压发生装置，配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量。节流装置包括环室孔板，喷嘴等。节流装置与差压变送器配套使用，可测量液体、蒸汽、气体的流量，它广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等部门。充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。智能节流装置（流量计）是集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力自动补偿的新一代流量计，该仪表采用先进的微机技术与微功耗新技术，功能强，结构紧凑，操作简单，使用方便。特点 ▲节流装置结构易于复制，简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉。 ▲孔板计算采用国际标准与加工 ▲应用范围广，全部单相流皆可测量，部分混相流亦可应用。 ▲标准型节流装置无须实流校准，即可投用。 ▲一体型孔板安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器。智能型特点 ▲采用进口单晶硅智能差压传感器 ▲高精度，完善的自诊断功能 ▲智能孔板流量计其量程可自编程调整。 ▲可同时显示累计流量、瞬时流量、压力、温度。 ▲具有在线、动态全补偿功能外，还具有自诊断、自行设定量程。 ▲配有多种通讯接口

圆孔应力有限元分析陈春山（安徽工业大学工商学院机械工程系）摘要：ANSYS软件的应用领域非常广泛，可应用在以下领域：建筑、勘查、地质、水利、交通、电力、测绘、国土、环境、林业、冶金等方面，应用ANSYS软件，对平板中心圆孔的应力集中进行了有限元分析，对圆孔平板在单向和双向应力条件下的应力状况进行了计算和分析，并将有限元结果与解析解进行了比较。关键词: 平板开小圆孔; 应力集中; 有限元分析 Round hole stress finite element analysis CHEN Chunshan (Industrial & commercial college , anhui university of technology department of mechanical engineering) Abst ract : ANSYS soft ware has a very wide range of applicat ions, can be used in t he following areas: construct ion, exp lorat ion, geology, survey ing an d mapp ing, land, wat er conservancy, t ransport at ion, elect ric p ower, environment, forestry, met allurgy, et c., t he app licat ion of ANSYS software, t he flat round hole at t he centre of the finit e element analysis of st ress concent rat ion of circle hole p lat e under t he condit ion of unidirect ional and bidirect ional st ress calculat ion and analysis, t he stress condit ion and t he finit e element result s are comp ared wit h those of t he analyt ical solut ion Key words: flat open small round hole; Stress concentration; The f inite element analysis l 前言

常用材料的弹性模量及泊松比数据表(S) 序号材料名称弹性模量\E\Gpa 切变模量\G\Gpa 泊松比\μ 1 镍铬钢、合金钢206 ～ 2 碳钢196～206 79 ～ 3 铸钢172～202 - 4 球墨铸铁140～154 73～76 - 5 灰铸铁、白口铸铁113～157 44 ～ 6 冷拔纯铜12 7 4 8 - 7 轧制磷青铜113 41 ～ 8 轧制纯铜108 39 ～ 9 轧制锰青铜108 39 10 铸铝青铜103 41 - 11 冷拔黄铜89～97 34～36 ～ 12 轧制锌82 31 13 硬铝合金70 26 - 14 轧制铝68 25～26 ～ 15 铅17 7 16 玻璃55 22 17 混凝土14～23 ～～ 18 纵纹木材～12 - 19 横纹木材～～- 20 橡胶- 21 电木～～～ 22 尼龙 23 可锻铸铁152 - - 24 拔制铝线69 - - 25 大理石55 - - 26 花岗石48 - - 27 石灰石41 - - 28 尼龙1010 - - 29 夹布酚醛塑料4～- - 30 石棉酚醛塑料- - 31 高压聚乙烯～- - 32 低压聚乙烯～- - 33 聚丙烯～- -

Q235等属于碳素结构钢，35＃、45＃等属于优质碳素钢，强度较高，塑性和韧性都比碳素钢好。屈服强度：是弹性变形的极限也叫屈服点。增加应力到一定程度时成为塑性变形，也就是变弯了。每种钢的屈服强度是不一样的镍铬钢、合金钢的弹性模量是206GPa 碳钢的弹性模量为196～206GPa，计算时一般取206GPa 铸钢的弹性模量为172～202Gpa

常用材料弹性模量弹性模量与热物理性质序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 材料名称灰口铸铁/白口铸铁可锻铸铁碳钢镍铬钢、合金钢铸钢轧制纯铜冷拔纯铜轧制磷青铜冷拔黄铜轧制锰青铜弹性模量(×105MPa) 1.13-1.57 1.55 2.0-2.1 2.06 1.75 1.08 1.27 1.13 0.90-0.97 1.08 0.39 0.4-0.48 0.41 034-0.37 0.39 剪切模量(×105MPa)0.45 0.45 0.79-0.81 0.79-0.81 泊松比 0.23-0.27 0.25-0.28 1400-1500熔点 (oC) 1200 11.3-13 11.5-14.5 1083 1083 17.5 17.5 17.9 1083 18.8 线膨胀系数(×10-6/K) 8.5-11.6 热导率(W/(m·k)) 39.2 81.1/纯铁 49.8 15 49.8 398 407 22.2镍青铜 106 24.8锡青铜比热容(J/(kg·K)) 470 455/纯铁 465 460 470 386 418 410/镍青铜 377 343/锡青铜 0.25-0.3 0.3 0.31-0.34 0.32-0.35 0.32-0.420.35 序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

材料名称轧制铝铸铝青铜硬铝合金轧制锌铅球墨铸铁玻璃混凝土纵纹木材横纹木材弹性模量(×105MPa) 0.69 1.03 0.7 0.82 0.17 1.4-1.54 0.55 0.14-0.23 0.098-0.12 0.005-0.00 剪切模量(×105MPa) 0.26-0.27 0.41 0.27 0.31 0.07 0.73-0.76 0.2-0.22 0.049-0.157 0.005 0.0044-0.0064 泊松比 0.32-0.36 0.3 0.3 0.27 0.42 熔点(oC) 658 线膨胀系数(×10-6/K) 热导率(W/(m·k)) 238/纯铝比热容(J/(kg·K)) 902/纯铝 420 871/硅铝 388 126 17.9 23.6 56 162/硅铝 121 35 327 4-11.5 10-14 0.25 0.1-0.18 序号 21 22 23 24 25 26 材料名称橡胶电木尼龙大理石花岗岩尼龙1010 弹性模量(×105MPa) 0.0000784 0.0196-0.0294 0.0283 0.55 0.48 0.0107 0.0069-0.0206 0.0101 剪切模量(×105MPa) 泊松比 0.47 熔点(oC) 线膨胀系数(×10-6/K) 热导率(W/(m·k)) 比热容(J/(kg·K)) 0.35-0.38 0.4

孔板中标准孔板的测量技术要求谈起测量仪表在现在的市场中我们首先想到的便是各种流量计仪表的使用，作为测量中比较具有重要性的一种仪表设备，流量仪表的使用对于市场中的作用是很大的，随着工业建设中对于测量仪表使用的频繁市场中越来越多的仪表设备相继出现。在使用中为了大家能更好的使用这些设备仪表，相应的了解其使用技术要求，对于用户来将是很重要的。今天宏沛测控仪表小编主要和大家一起看看孔板中标准孔板的测量技术要求。在对于孔板的了解中从资料和实验证明，流量系数α值与取压点位置、孔板的开孔截面积和管道截面积比(m= d2 /D2)、雷诺数、管壁粗糙度、孔板入口边缘尖锐度有关。所以，标准孔板的选用应符合的技术要求如下。孔板相对于开孔直径d的轴线中心对称。孔板上游端面A应于下游端面B平行，并且与开孔直径d的轴线垂直。孔板A面、B面应无可见的损伤。孔板开孔直径d的上游测直角入口边缘G应锐利，无毛刺和划痕。孔板开孔直径d的内圆柱表面长度e应符合：0.005D≤e≤0.02D。孔板的厚度应符合：e≤F≤0.005D。孔板下游侧出口边缘H和孔板开孔圆柱形下游侧出口边缘I应无毛刺、划痕和可见损伤。标准孔板在使用过程中，会由于天然气的侵蚀而产生变形，从而引起流量系数增大而产生测量误差。因此孔板的材质也是保证孔板工作可靠和测量准确的一个因素。用于天然气测量的孔板采制一般为：Cr17、1Cr18Ni9TiC以及其他耐酸钢。整套孔板流量计的精确度还决定于差压变送器和流量显示仪的精确度。但是当其他参数的精确度不高时采用高精度差压变送器并不能起多大作用。测量显示仪的作用主要在监视运行参数的稳定性等方面，它的数据转换精度一般是无问题的。因此，要提高测量的精确度应有一个全面估计，这样才能作出技术经济性最佳方案的选择。虽说这些问题对于不少用户来讲都是不需要过多的去了解的，但是在测量中想要更好的使用仪表设备，必要的知识面还是需要涉及的，以上只是小编为大家整理的标准孔板技术要求的一部分，如果您还想更多的了解此方面的问题，请及时关注我们宏沛测控仪表，更多的仪表普及等你关注!

以开孔板受力谈一谈Nastran的惯性释放下图所示的是一个带圆孔薄板受拉力计算（密度：2.711e-06Kg/mm3）：这是一个很简单的算例。遇见这样的问题，我们第一时间想到的是用1/4模型进行计算，这次我们首先用完整的模型进行计算。计算1 如果用完整模型计算，这时候是没有约束的，在线性静力学问题中，会出现刚体位移，本质上是有限元方程奇异，无法求解。这时，需要在NX解算方案模型数据中需打开惯性释放（INREL）设置，如下图。模型两端的总受力为500N。计算得到的位移和应力结果如下：最大应力为108.94MPa，Y向最大伸长量为0.0129mm（Y 向存在小的刚体位移）。此时我们可以到，位移为0点的地方为该模型的质心。

计算2 下面我们再用1/4模型进行计算，模型的边界条件设置：这里需要注意的是，为了消除有限元方程的奇异，我们还需要在某个节点，定义一个Z向的约束。但是如果我们使用了约束类型下的对称约束，那这个节点就不能是对称面上的节点。关于对称面，官方对对称约束的解释：“When you apply symmetric constraint to a planar face, a local nodal Cartesian coordinate system is defined, with its Z axis normal to the plane.”也即是对称面上的节点坐标系会被定义成一个新的局部坐标系，这个坐标系的Z轴垂直与该面。即对称面上的节点的Z向已经不是全局坐标系的Z向了。

经过计算可以得到最大位移0.012901mm，最大应力108.84 MPa。与上次结果对比，位移和应力几乎一致。计算3 如果我们取消单个节点的Z向约束，打开惯性释放呢？此时得到的结果最大位移为0.0025199mm，最大应力为24.57MPa，完全不一样，甚至变形趋势也是完全不一样。计算4

常用材料的弹性模量及泊松比名称弹性模量 E 切变模量 G 备注 GPa GPa 泊松比 μ 灰、白口铸铁 115～ 160 45 0.2 3 ～ 0.27 球墨铸铁 151～ 160 61 0.2 5 ～ 0.29 碳钢 200～ 220 81 0.24-0.28 合金钢 210 81 0.2 5 ～ 0.3 铸钢 175 70-84 0.2 5 ～ 0.29 轧制磷青铜 115 42 0.3 2 ～ 0.35 轧制锰黄铜 110 40 0.3 5 网上下载铸铝青铜 105 42 0.25 硬铝合金 71 27 冷拔黄铜 91 ～ 99 35-37 0.3 2 ～ 0.42 轧制纯铜 110 40 0.3 1 ～ 0.34 轧制锌 84 32 0.2 7 轧制铝 69 26-27 0.3 2 ～ 0.36 铅 17 7 0.4 2 钢 207 0.2 9 铝 71.7 0.3 3 铸铁 100 0.211 不锈钢 190 0.305 镁 44.8 0.3 5 镍 207 0.291 摘自 adams 玻璃 46.2 0.245 材料库黄铜 106 0.324

铜 119 0.326 右墨 36.5 0.425 钛 102.04 0.3 钨 344.7 0.28 木材 11 0.33 钛的热膨胀系数为 (9.41 ～ 10.03) ×10-6/ ℃ Ti-6Al-4V 的线膨胀系数只有 8.8 ×10-6K-1. 杨氏模量剪切模量泊松比 Cr 250 115 0.12 Pt 169 61 0.38 Co 210 83 0.32

常用材料弹性模量弹性模量是材料固有的一个重要物理量，其应用范围相当广泛涉及的行业也很多，在新材料机械性能测定中，弹型模量模也是重要的内容。弹性模量几乎贯穿于材料力学的全部计算之中，而对于结构力学而言其计算过程中弹性模量也是必不可少的基本物理量。对普通理工科高校实验教学，针对弹性模量测量的几点方法和注意事项，希望能有利于广大师生。弹性模量E，又称弹性系数，杨氏模量，是材料的弹性常数，其值表征材料抵抗弹性变形的能力单位为Pa。E的数值随材料而异，是通过实验测定的。可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。弹性模量依据受力的不同，又分为以下几种：由于应力应变曲线所代表的载荷类型的不同，弹性模量可以表述为：压缩弹性模量（或者受压缩时的弹性模量）；挠曲弹性模量（或者受挠曲时的弹性模量）；剪切弹性模量（或者受剪切时的弹性模量）；拉伸弹性模量（或者受拉伸时的弹性模量）；或者扭转弹性模量（或者受扭转时的弹性模量）。从国内领先的第三方检测平台嘉峪检测网了解到，弹性模量也可以通过动态试验测定，在该试验中弹性模量可以从复合模量的公式推导而

得出。单独使用模量时一般是指拉伸弹性模量。通常剪切模量几乎等于扭转模量并且都被称为刚性模量。受拉伸和压缩时的弹性模量近似相等并且统称为杨氏模量（Young’s Modulus）。下面将通过实验对这个弹性常数建立一定的感性认识和数量概念。一、通过球铰引伸仪来测定弹性模量 1.仪器和设备：测E实验台、球铰引伸仪、千分表、砝码。测E 实验台通过两级杠杆放大，放大率为100，增量为10N。当砝码为10N时，作用在试件上的拉力为1KN。 2.内容与原理：只要测得试样纵方向上的应变，材料弹性模量E 便可求出。由于在弹性范围内，应力和应变成正比，因此可得：其中，K-引伸仪放大倍数（K=2000）；-引伸仪标距（）；-纵向变形量A-试样横截面积；-载荷增量为了检验载荷与变形的关系是否符合虎克定律，并减少测量误差，试验时一般采用增量法加载荷。即把载荷分成若干相等的载荷，逐级加载。为了保证载荷不超了比例极限，加载前可估计算出试样的屈服载荷。以屈服载荷的70%～80%作为测定弹性模量的最高载荷。 3.方法和步骤：a、加载荷P，记录千分表读数。b、共分三级累积加载，依次记录千分表读数，并计算出平均变形量。c、卸掉砝码，整理实验结果。二、电阻应变仪和球铰引伸仪测定E 1.仪器和设备：静态电阻应变仪、测E实验台、球铰引伸仪、千

（《钢结构设计规范》G B50017━（有限元材料库的参数为：45号钢密度7890kg/m3,泊松比，杨氏模量209000GP.）（HT200,弹性模量为135GPa,泊松比为） (HT200 密度：，弹性模量：70-80; 泊松比热膨胀系数加热：10冷却-8) （用灰铸铁 HT200，根据资料可知其密度为7340kg/m3，弹性模量为120GPa ,泊松比为0. 25）（HT200,弹性模量E= 11 Pa, 泊松比λ=,密度ρ=7800 kg/m 3）（ HT200 122 /0. 3 /7. 2 ×10 - 6） (材料HT200,密度为7. 8103 kg / m 3 ,弹性模量为 145 GPa,泊松比为 ( HT200,其弹性模量 E=140GPa,泊松比μ=,密度ρ=×10 3 kg/m 3) (模具材料为灰口铸铁 HT200,%,%,密度 7210 kg / m3 ,泊松比。) (箱体材料为HT200,其性能参数为:弹性模量E=×10 11 Pa,泊松比μ=,密度为ρ=×10 3 -3 ) (模型材料HT200,其主要物理与机械性能参数如下:密度 t/m 3 ,弹性模量126 GPa, 泊松比 (垫板的材料采用 HT200, 材料相关参数查表可得, 弹性模量 E = 1120 ×10 5 N /mm 2 , 泊松比μ= 0125, 密度ρ=712 ×10 - 9 t /mm 3) 表58-23，常用材料的弹性模量，泊松比和线胀系数