ANSYS线弹性材料模型详解与应用

线弹性材料模型是结构力学分析中最基础的材料模型。ANSYS提供了如图所示的三种线弹性材料模型。

图1 线弹性材料模型

1.各向同性线弹性材料模型

该模型是常用的金属材料模型，在结构有限元计算中得到了广泛应用，而且只需要两个参数进行描述，工程中常用的描述参数：弹性模量和泊松比，当然用户也可以选择其他描述参数，例如剪切模量和泊松比；体积模型和泊松比等。

  图 2 各向同性线弹性材料模型
 

这些量直接存在一定的关系，所以可以进行转换：
 

1）弹性模量和剪切模量之间的关系：

G=E/2(1+v)

杨氏模量可以通过单轴拉伸试验直接测量，而剪切模量可以通过纯扭试验测量。在单轴试验中，泊松比用于确定材料的横向收缩（或拉升）程度。其容许范围为 -1 << 0.5。
 

对于大部分金属和合金而言，

1/3，所以剪切模量大约等于杨氏模量的 40%。

2）弹性

模量和体积模量之间的关系：

体积模量

 反映一定均匀压力下的体积变化。它可以用杨氏模量 
 

 和泊松比 
 

 推导出来，表示为：
 

对于不可压缩材料（0.5），趋近无穷，例如求解橡胶问题，当然描述橡胶的常用材料模型为超弹材料模型，但是橡胶的材料中有一个不可压缩参数就与K有关，并且当材料的泊松比趋近于0.5时，会增加求解的难度，需要采用混合单元算法求解。

以上参数，用户也可以根据需要定义成与温度或空间位置有关的离散变量，用于模拟不同的工况，这些功能ANSYS目前都支持。

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