有限元材料曲线处理.docx

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1、材料曲线处理简单弹塑性材料可以用双线性表示，有限元中仅需要材料弹性模量、密度、泊松比、屈服强度、切向模量、断裂延伸率（或者弹性模量、密度、泊松比、屈服强度、抗拉强度、断裂延伸率）就够了。但对精度要求较高时，双线性模型的精确度不高，我们需要更准确的材料曲线。简单弹塑性材料材料曲线的是通过材料实验获得，所用到实验仪器主要是两种*一种是材料万能试验机，一种是霍普金斯杆试验装置。差别主要在于针对的应变率范囤有关，应变率等于速度/有效标距。材料万能试验机主要针对中低速。其工作原理是：应力等于力除以初始而积，应变等于标据伸长量除以初始标距。材料万能试验机在实际车辆碰撞过程中，车身版金件的应变率跨度1072

2、0八3量级。因为材料万能试验机相当于准静态实验，无法满足所以需要动态冲击试验要求匚而分离式霍普金斯杆实验(SHPBSHTB)可以进行拉伸，也可以进行压缩。试件通过螺纹连接或粘接等方式与入射杆和透射杆连接。试验中在入射杆和透射杆中部贴有应变片以测试入射应力波、反射应力波和透射应力波。对测得的应力波根据经典的二波法公式得到试件的应变和应力。云3高速摄影机-应变片J应寻片.靶部透射杆O试件入射杆.g古菊壬舅动态应变仪2数字示波器十，电脑*HOPkinSOn拉伸试验装宜无论是万能试验机得到的材料曲线还是分离时霍普金斯杆试验的数据均未考虑。拉伸/压缩过程中的截而积的变化，相当于截而力和初始而积的比，无法

3、反映实应力应变状态。直接由材料试验得到的曲线为工程应力应变曲线。需要将苴转化为真实应力应变曲线才能用于仿真分析中。第一步，基于金属材料的不可压缩性，根据SWift公式将工程应力应变曲线转化为真实应力应变曲线夕皿住孩化仅齐久姐二篇J)试验曲线SWift公式转化第二步，求解弹性模量，找屈服点。弹性模量为曲线弹性段斜率，一般来说，材料实验报告中会有体现。屈服点的强度分两种，一个是有明显屈服比如，低碳钢的拉伸试验，选择下屈服强度作为材料的屈服强度。对于铝合金这种没有明显屈服的材料，选择卸载后残余塑形应变为0.2%对应的应力为屈服强度(作一条斜率为弹性模量，与X轴交点为(0002,0)的直线，直线与材料曲线的交点为屈服点。无明显屈服材料找屈服点过了抗拉强度后，由于局部颈缩，无法适配SWi代公式。这里采用Ho1Ioman硬化公式进行局部硬化。：仁乙一乙4，4匕”3对于屈服到颈缩间的数拯取自然对数后进行线性拟合，斜率为硬化指数，截距为Ink。利用得到的硬化曲线对抗拉后的曲线进行外推。Ho11oman硬化公式外推曲线这样的外推，有时并不是十分合理，直接对该曲线的拟合会损失部分特征。t化指数n介于OS1之间，n=1时代表理想弹性材料，n=0代表理想塑性材料。然后将所得曲线代入有限元仿真中，进行对标（截而力/面积；伸长虽7标距），与试验相符的那一条即为我们想要的材料曲线。