不同应变率下应力应变曲线
拉压弹性模量差异对泡沫铝夹芯板三点弯曲模拟的影响
拉压弹性模量差异对泡沫铝夹芯板三点弯曲模拟的影响强斌;刘宇杰;阚前华;陈哲【摘要】泡沫铝材料是一种典型的拉压双模量材料，即受拉与受压时弹性模量不同。
使用ABAQUS 有限元软件对泡沫铝夹芯板的三点弯曲行为进行了模拟。
首先，对泡沫铝芯层采用可压缩泡沫模型，通过对芯层的受拉区和受压区采用不同的弹性模量来讨论拉压弹性模量差异对夹芯板三点弯曲行为的影响。
同时，在泡沫铝压缩响应一致的情况下，对可反映拉压弹性模量差异的孔洞模型和未考虑拉压弹性模量差异的可压缩泡沫模型的夹芯板三点弯曲模拟结果进行了比较。
研究表明，泡沫铝芯层的弹性模量对夹芯板的三点弯曲行为模拟有较大影响。
若不考虑泡沫铝拉压弹性模量的差异，得到的夹芯板三点弯曲情况下的加载刚度和屈服荷载明显偏低。
%Aluminum foam was a typical bimodulous material with different elastic moduli in tension and com-pression.The three-point bending behaviors of sandwich panel were simulated using ABAQUS FEA software. The crushable foam material constitutive model was used to simulate aluminum foam core,and the different e-lastic moduli were adopted in tension and compression zone to study the influence of the elastic moduli.Fur-thermore,the void model with bimodulous character was usedto simulate the three-point bending response of aluminum foam sandwich panels.Based on the same monotonic compression response of aluminum core,the simulated results of void model were compared with that of crushable foam model without bimodulous charac-ter.It was shown thatthe elastic moduli of aluminum foam core has a great influence on the three-point bending behavior of aluminum foam sandwich panels.If thebimodulous effects of aluminum foam was neglected,the simulated loading stiffness and yield load are obviously on low side for the three-point bending behaviour of alu-minum foam sandwich panel.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2013(000)018【总页数】5页(P2701-2705)【关键词】拉压双模量;泡沫铝夹芯板;可压缩泡沫模型;三点弯曲;数值模拟【作者】强斌;刘宇杰;阚前华;陈哲【作者单位】西南交通大学力学与工程学院，四川成都 610031;西南交通大学力学与工程学院，四川成都 610031;西南交通大学力学与工程学院，四川成都610031;西南交通大学力学与工程学院，四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TG146.21 引言泡沫铝作为一种新型的轻质功能材料，其具有低密度、高强度、高刚度比、吸声、吸能等特性，被广泛应用于航天航空、汽车、建筑装饰等领域[1，2]。
应力-应变曲线的影响因素
应力-应变曲线的影响因素
应力-应变曲线的影响因素包括材料的性质、温度、应变速率以及外部加载条件。
1. 材料的性质：不同材料具有不同的应力-应变曲线。
材料的强度和硬度会影响曲线的形状和斜率。
材料的韧性和可塑性也会决定曲线的延展性和塑性变形能力。
2. 温度：温度对材料的应力-应变曲线有显著影响。
通常情况下，高温会降低材料的强度和硬度，使曲线变得更平缓，延展性增加。
低温则会增加材料的脆性，使曲线变得更陡峭。
3. 应变速率：应变速率是指材料在受力时承受的应变速度。
应变速率越高，材料的应力-应变曲线越陡峭。
快速加载下材料可能表现出更高的强度，而缓慢加载下材料可能表现出更高的延展性。
4. 外部加载条件：外部加载条件包括加载方式和加载方向。
不同的加载方式（如拉伸、压缩、剪切等）会对应力-应变曲线产生不同的影响。
加载方向也会影响曲线形状，例如单轴加载和多轴加载可能导致不同的曲线形态。
此外，与加载方式和加载方向相关的约束也会对曲线产生影响。
不同应变率下聚乙烯材料的压缩力学性能
不同应变率下聚乙烯材料的压缩力学性能徐立志;高光发;赵真;王江波;程春;杜忠华【摘要】为了研究聚乙烯材料在不同应变率下的压缩力学性能,通过准静态实验和动态实验获得聚乙烯材料不同应变率下的应力应变曲线,分析发现:聚乙烯的弹性模量和屈服强度随应变率增大而增大,具有明显的黏弹塑性;聚乙烯材料进入塑性阶段,其应力应变曲线在不同应变率下具有相近的变化趋势,即塑性切向模量近似相同.根据聚乙烯材料的压缩力学性能,建立了弹性区、屈服点和塑性区的分段本构模型.该模型的屈服点和塑性段与实验结果吻合较好,由于弹性段采用线弹性模型,与实验结果存在一定偏差,可近似描述材料的弹性行为.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】8页(P55-62)【关键词】聚乙烯;压缩性能;应变率;本构模型【作者】徐立志;高光发;赵真;王江波;程春;杜忠华【作者单位】南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094;南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094;上海宇航系统工程研究所,上海201109;南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094;南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094;南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】O347;TJ413聚合物材料现已广泛应用于日常生活、民用工业和军事工业，其物理特性具有密度低、强度范围广、模量低等特点。
在军事领域中，横向效应增强型侵彻体(penetrator with enhanced lateral effect, PELE)是由高密度壳体和低密度装填物两部分组成的一种无引信、无装药新型侵彻体，主要利用低密度装填物(多为聚合物材料)受挤压发生径向膨胀，使壳体对目标靶形成一定的扩孔效应；当贯穿目标靶后，装填物的能量瞬间释放，使壳体破碎为破片形成靶后杀伤[1]。
国内外学者对装填物材料对PELE横向效应的影响进行了大量研究，Paulus等[2]、Du 等[3]、蒋建伟等[4]、朱建生等[5]研究发现采用聚乙烯(polyethylene, PE)、聚酰胺酯(polyester amide, PA)、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)等聚合物材料作为弹芯时，PELE的横向效应差异明显。
不同应变率对应的应力应变曲线
不同应变率对应的应力应变曲线
以下是根据不同的应变率将材料施加应力后得到的应力应变曲线：
1. 慢应变率：在这种情况下，材料有足够的时间进行自我调整和恢复，所以它通常表现出线性和弹性响应，应力应变曲线接近直线。
2. 中等应变率：随着应变率的增加，材料开始表现出一定的非线性行为，曲线开始弯曲。
这是因为应变率的增加导致材料内部的摩擦和塑性变形增加，从而使得应力应变关系不再是线性的。
3. 快应变率：在非常高的应变率下，材料几乎没有时间进行自我调整和恢复，它表现出高度非线性和塑性行为。
在这种情况下，曲线几乎是水平的，意味着应力几乎不随应变的增加而增加。
此外，根据材料的类型和性质，可能还有其他类型的应力应变曲线。
例如，有些材料在应变率增加时可能表现出更强的刚性和脆性行为。
因此，针对特定的材料类型和测试条件，应采用适当的模型或理论来描述其应力应变关系。
塑料不同情况下的应力应变曲线
主要内容
1
应力-应变曲 线的形式
2
不同条件下的 应力-应变曲线
3
玻璃态与结晶聚 合物的拉伸比较
1 应力-应变曲线的形式
按在拉伸过程中屈服点表现、伸长率大小及其断裂情况分五 种形式。
a—硬而脆；PS、PMMA、PF b—硬而韧；PA、PC c—硬而强；PVC d—软而韧；PE e—软而弱；高聚物凝胶
不发生相变；晶态聚合物还包含结晶的破坏，取向和再结晶
等过程(相变），凝聚态结构变化，缩颈明显。
谢谢大家
(3) 结晶聚合物的应力－应变曲线
-普弹形变 －屈服，缩颈（应变增大，应 力下降） －强迫高弹形变 -细颈化:试样重新被均匀拉伸， 应变随应力增加－应变硬化
与非晶态聚合物相比成颈现象更为明显（转折更明显）
结晶度
球晶大小
结晶度增加，屈服应力、模量、 大球晶使模量提高，断裂伸 强度等提高，断裂伸长率降低 长率和韧性降低
0°C 0~50°C
50~70°C 70°C
Results
脆性断裂（应变<10％） 屈服后断裂（应变20％） 韧性断裂（应变大）
无屈服
(2) 不同拉伸速率
由于聚合物的粘弹性本质，温度与应变速率对其影响是相 同的——时-温等效原理
拉伸 速率
拉伸速率
PMMA
增加拉伸速率与降低温度一致：模量、屈服应力、断裂强度增加，断 裂伸长率减小
注意
“软”和“硬”指模量的低或高，应力应变曲线的斜率，表征材料 抵抗形变的能力，斜率越大，模量越高，刚性越大，材料越硬
“弱”和“强”是指强度的大小，断裂时的应力高低
“脆”指无屈服现象而且断裂伸长很小，“韧”指断裂伸长和断裂 应力都较高。
不同应变率下混凝土力学性能的试验研究
不同应变率下混凝土力学性能的试验研究一、本文概述研究背景与意义：可以介绍混凝土作为重要的建筑结构材料，在现代工程建设中发挥着至关重要的作用。
指出混凝土结构在实际服役过程中往往承受着不同形式和速度的荷载作用，研究不同应变率下混凝土的力学性能对于确保结构安全和提高工程设计精度具有重要意义。
研究目的与内容：概述中应明确本研究旨在通过一系列试验，探究应变率变化对混凝土力学性能的影响，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等指标的变化规律。
同时，分析不同应变率下混凝土的破坏形态和裂纹扩展特性，以期为混凝土结构的设计和施工提供科学依据。
研究方法与技术路线：简要介绍本研究所采用的主要试验设备、试验方法和测试技术，例如采用电液伺服万能试验机进行不同应变率下的压缩和拉伸试验，利用高速摄影技术捕捉裂纹扩展过程等。
同时，概述试验过程中的控制变量和测试流程，确保试验结果的准确性和可靠性。
文章结构：在概述中简要介绍文章的结构安排，例如首先介绍试验材料与方法，然后展示试验结果和分析，最后对结果进行讨论并提出结论和建议。
二、混凝土材料的基本力学性质混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，其力学性质对于工程结构的稳定性和安全性至关重要。
本节主要探讨混凝土的基本力学性质，包括其弹性模量、抗压强度、抗拉强度以及应变率对其力学性能的影响。
混凝土的弹性模量是描述其弹性变形能力的关键参数。
它定义为应力与应变的比值，在应力应变曲线的线性阶段。
混凝土的弹性模量通常在2040 GPa之间，这一数值受多种因素影响，如混凝土的组成、水灰比、养护条件等。
弹性模量的大小直接关系到混凝土结构在受到荷载作用时的变形情况，是评估结构刚度的重要指标。
抗压强度是混凝土最基本和最重要的力学性质之一。
它指的是混凝土在轴向压力作用下达到的最大应力值。
混凝土的抗压强度通常在20100 MPa之间，其值受混凝土的配合比、养护条件、骨料类型等因素影响。
抗压强度是评估混凝土结构承载能力的关键参数。
ansys 塑料 应力应变曲线
在工程领域中，模拟软件ANSYS（工程模拟软件）被广泛应用于不同类型的材料性能分析及工程设计中。
其中，塑料材料是工程中常用的材料之一，其应力应变曲线对于工程设计和材料性能评估具有重要意义。
让我们从简单的概念开始，了解ANSYS软件是如何模拟塑料材料的应力应变曲线的。
ANSYS利用有限元分析（FEA）技术，可以模拟塑料材料在外部加载下的应力应变状态，并且通过这些数据生成应力应变曲线。
这些曲线可以帮助工程师了解材料的力学性能，包括弹性模量、屈服强度、断裂强度等重要参数。
接下来，我们深入探讨在ANSYS软件中如何建立塑料材料的模型，以获取准确的应力应变曲线。
在建立材料模型时，需要考虑材料的弹性和塑性行为，以及材料的本构模型。
在ANSYS中，工程师可以选择合适的材料本构模型，如简单的弹性模型、弹塑性模型或更复杂的本构模型，以准确地描述塑料材料的力学行为。
通过模拟加载条件，可以得到相应的应力应变数据，进而绘制出应力应变曲线。
在实际工程设计中，了解塑料材料的应力应变曲线对于预测材料的工程性能至关重要。
通过对应力应变曲线的分析，工程师可以评估材料的强度、变形能力、蠕变特性等，为工程设计和材料选择提供重要参考。
对应力应变曲线的深入理解也有助于优化设计，在避免材料失效和提高结构性能方面发挥重要作用。
从个人的角度来看，我认为应力应变曲线不仅是材料力学性能的重要表征，更是工程设计理论与实践相结合的产物。
通过深入研究塑料材料的应力应变曲线，可以更好地理解材料的性能特点，为工程设计提供可靠的理论支持。
我也认为在使用ANSYS软件进行建模与分析时，需要充分了解塑料材料的力学行为和相应的材料参数，以确保模拟结果的准确性和可靠性。
总结回顾，通过本文的探讨，我们了解了在ANSYS软件中模拟塑料材料的应力应变曲线的重要性和基本步骤。
通过深入分析塑料材料的应力应变曲线，可以更好地理解材料的力学性能，为工程设计和材料选择提供有力支持。
应力应变曲线
应力应变曲线stress-strain curve在工程中，应力和应变是按下式计算的：应力（工程应力或名义应力）σ=P/A。
，应变（工程应变或名义应变）ε=（L-L。
）/L。
式中，P为载荷；A。
为试样的原始截面积；L。
为试样的原始标距长度；L 为试样变形后的长度。
这种应力-应变曲线通常称为工程应力-应变曲线，它与载荷-变形曲线相似，只是坐标不同。
从此曲线上，可以看出低碳钢的变形过程有如下特点：当应力低于σe 时，应力与试样的应变成正比，应力去除，变形消失，即试样处于弹性变形阶段，σe 为材料的弹性极限，它表示材料保持完全弹性变形的最大应力。
当应力超过σe 后，应力与应变之间的直线关系被破坏，并出现屈服平台或屈服齿。
如果卸载，试样的变形只能部分恢复，而保留一部分残余变形，即塑性变形，这说明钢的变形进入弹塑性变形阶段。
σs称为材料的屈服强度或屈服点，对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限。
当应力超过σs后，试样发生明显而均匀的塑性变形，若使试样的应变增大，则必须增加应力值，这种随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象称为加工硬化或形变强化。
当应力达到σb时试样的均匀变形阶段即告终止，此最大应力σb称为材料的强度极限或抗拉强度，它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。
在σb值之后，试样开始发生不均匀塑性变形并形成缩颈，应力下降，最后应力达到σk时试样断裂。
σk为材料的条件断裂强度，它表示材料对塑性的极限抗力。
上述应力-应变曲线中的应力和应变是以试样的初始尺寸进行计算的，事实上，在拉伸过程中试样的尺寸是在不断变化的，此时的真实应力S应该是瞬时载荷（P）除以试样的瞬时截面积（A），即：S=P/A；同样，真实应变e应该是瞬时伸长量除以瞬时长度de=dL/L。
下图是真应力-真应变曲线，它不像应力-应变曲线那样在载荷达到最大值后转而下降，而是继续上升直至断裂，这说明金属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化，从而外加应力必须不断增高，才能使变形继续进行，即使在出现缩颈之后，缩颈处的真实应力仍在升高，这就排除了应力-应变曲线中应力下降的假象。
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不同应变率下应力应变曲线
不同应变率下应力应变曲线是描述材料在受到应力作用时，应变与应变率之间的关系曲线。
应变率指的是单位时间内应变的改变量。
应变率对材料的力学性能有很大影响，尤其是在高应变率条件下，材料的力学性能往往会发生显著变化。
在不同应变率下，应力应变曲线通常具有以下特点：
1.在低应变率条件下，材料的应力应变曲线较为平缓，表明材料具有较好的延展性和韧性。
2.在高应变率条件下，应力应变曲线趋于陡峭，表明材料在高速加载下容易发生破裂或断裂。
需要注意的是，不同材料在不同的应变率下表现出不同的应力应变曲线特征。
研究不同应变率下的应力应变曲线对于了解材料的力学性能、预测其在实际应用中的可靠性具有重要意义。
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