Ansys经验之:杨氏模量的本质概念理解——仿真在线工作记录
Ansys经验之:什么是杨氏模量?
这是我见到的很多来培训的结构力学仿真人员的困惑,始终不能只管理解,但又是一个入门的重要概念。
本质:杨氏模量=应力/应变,即单位应变的应力。那什么叫单位应变呢,也很不直观,应变是一个百分比,单位即100%,转个弯即:变形达到自身尺度的1倍所产生的材料截面的内部压力。
通过传统的:与δ-epsilon曲线图,即应力应变图,可以大致算出杨氏模量 根据胡克定律,在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,比值被称为材料的杨氏模量,它是表征材料性质的一个物理量,仅取决于材料本身的物理性质。
杨氏模量的大小标志了材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生形变。 杨氏模量应该是可变的,但在ansys中只有一个值,只局限于严格线性变形阶段的情况。对于超弹性,因为变形量特别大,可能ansys会得出比较大的误差——应力超大。
图片来自:https://wenku.baidu.com/view/da98f907b9f67c1cfad6195f312b3169a551ea32?fr=xueshu
杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。当一条长度为L、截面积为S的金属丝在力F作用下伸长ΔL时,F/S叫应力,其物理意义是金属丝单位截面积所受到的力;
ΔL/L叫应变,其物理意义是金属丝单位长度所对应的伸长量。应力与应变的比叫弹性模量。
ΔL是微小变化量。杨氏模量(Young's modulus),又称拉伸模量(tensile modulus)是弹性模量(elastic modulus or modulus of elasticity)中最常见的一种。
杨氏模量衡量的是一个各向同性弹性体的刚度(stiffness), 定义为在胡克定律适用的范围内,单轴应力和单轴形变之间的比。
与弹性模量是包含关系,除了杨氏模量以外,弹性模量还包括体积模量(bulk modulus)和剪切模量(shear modulus)等。
Young's modulus E, shear modulus G, bulk modulus K, 和 Poisson's ratio ν 之间可以进行换算,
公式为:E=2G(1+v)=3K(1-2v).
这个可变的杨氏模量,在comsol中走的是公式,这也是我觉得comsol更合理的原因。
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