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在學校期間,當工程制圖與公差極限配合學完后,我們通常會先學習工程材料,可見其在機械行業(yè)的重要性,今天就來回顧下工程材料中的一些基本知識點,以下歸納的知識點會偏重于CAE結(jié)構(gòu)分析使用(全手工打字,非復制粘貼)。
工程材料種類很多,用途廣泛,按其性能特點和用途可分為兩大類:一類是結(jié)構(gòu)材料,主要是利用材料的力學性能來滿足結(jié)構(gòu)上的需求;另一類稱為功能材料,主要利用材料具有光、電、磁、熱等特殊的物理性能。按材料的物質(zhì)屬性的特點將材料劃分為金屬材料、陶瓷材料和高分子材料三種基本類型。工程材料的性能包括工藝性能和使用性能。工藝性能是指金屬材料使用某種工藝方法進行加工的難易程度。使用性能是指金屬材料在正常工作條件下所表現(xiàn)出來的力學性能、物理性能和化學性能。
材料的力學性能,是指材料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能。其主要指標有強度、塑性、硬度、韌性、疲勞、磨損、應力腐蝕和氫脆斷裂等。
強度是指在外力作用下,材料抵抗塑性變形和斷裂的能力,強度指標通常通過抗拉伸試驗測定,其特點與規(guī)律可以畫出應力-應變曲線,如圖:
在看此圖時先了解屈服強度σs,它表示材料從彈性狀態(tài)過渡到塑性狀態(tài),其中s 點是這個零界點,即彈性變形轉(zhuǎn)為塑料變形;超過這個點材料就要被破壞了。抗拉強度σb,它表示試樣拉斷前所能承受的最大應力值。
如圖所示當應力超過屈服極限σs后,隨著應力增加,塑性變形逐漸增加;超過抗拉極限σb后均勻塑性變形階段結(jié)束,試樣開始產(chǎn)生不均勻集中塑性變形,產(chǎn)生縮頸,變形量迅速增大至K點而發(fā)送斷裂。因此屈服極限σs常做為結(jié)構(gòu)CAE分析的標準,如HypeWorks;抗拉強度σb常做為沖壓模具鈑金分析的標準,如AuotForm;通過結(jié)果的數(shù)值是否超出標準做為判斷結(jié)構(gòu)是否合理的依據(jù)。
各名稱對應的符號如圖:
在結(jié)構(gòu)分析時有一重要輸入?yún)?shù)為彈性模量,它是材料在彈性范圍內(nèi)的應力與應變的比值,以E表示(單位為Mpa)。彈性模量相當于試件產(chǎn)生100%彈性變形所需的應力。金屬材料的彈性模量是一個對組織不敏感的力學性能指標,外在因素的變化(如溫度、熱處理等)對它的影響較小。工程中彈性模量E被稱為材料的剛度,表征金屬材料對彈性變形的抗力,其值越大,則在相同應力下產(chǎn)生的彈性變形就越小。比如在分析時:鋁合金彈性模量為70000Mpa,鋼彈性模量為210000Mpa;分析結(jié)果鋼就比鋁合金強很多。
最后上傳一個有限元分析材質(zhì)屬性表,其中各種材料的都有介紹;當在設(shè)計或分析軟件中沒有所需的材料,都可以根據(jù)該表自行創(chuàng)建。
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有限元分析用到的材料屬性表~.xls
2017-3-14 12:25 上傳
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